mech_auto_przem_731[01].Z2.03

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

CC Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Mierniki analogowe

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Manometry

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Rejestratory

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Plotery

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Wagi i kasy fiskalne

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Sprzęt gospodarstwa domowego

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Przekładnie

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

4.8. Dźwignice i przenośniki

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten pomoże Ci przyswajać wiedzy z zakresu budowy urządzeń precyzyjnych.

Zamieszczone są w nim:
—

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś „opanowane” przed

przystąpieniem do nauki,

—

cele kształcenia, jakie powinieneś osiągnąć w czasie zajęć edukacyjnych tej jednostki

modułowej,

—

materiał nauczania – wiadomości niezbędne do osiągnięcia założonych celów kształcenia

i opanowania umiejętności zawartych w jednostce modułowej,

—

zestawy pytań, które pomogą Ci w sprawdzeniu czy opanowałeś nauczany materiału,

—

ćwiczenia, które pomagają Ci na weryfikację wiadomości teoretycznych, kształtowanie
i doskonalenie umiejętności praktycznych,

—

sprawdzian postępów,

—

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw pytań – pozytywne zaliczenie testu

potwierdzi opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

—

wykaz literatury.

W rozdziale 4 Materiał nauczania przedstawiono podstawowe wiadomości z budowy,

działania  i obsługi  urządzeń  uzupełnionych  ilustracjami  sprzętu.  Każda  część  tego  rozdziału
ma podrozdział Pytania sprawdzające, w którym zamieszczone są różne pytania, pozwalające
Ci  samemu  sprawdzić  stopień  opanowania  materiału  nauczania  Z  zawartymi  tam  pytaniami
możesz zapoznać się:
a)  przed  przystąpieniem  do  rozdziału  Materiał  nauczania  –  poznając  przy  tej  okazji

wymagania wynikające z potrzeby zawodu, lub przyswojeniu wskazanych treści,
odpowiadając na te pytania sprawdzisz stan gotowości do wykonywanych ćwiczeń,

b) po zapoznaniu się z rozdziałem Materiał nauczania, aby sprawdzić stan swojej wiedzy,

która będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń.

Wykonując ćwiczenia zawarte w Poradniku lub zaproponowane przez nauczyciela

poznasz zasady budowy, działania i podstaw uruchamiania wybranych urządzeń
precyzyjnych. Po wykonaniu ćwiczeń sprawdź poziom swoich postępów rozwiązując test
Sprawdzian postępów, zamieszczony po ćwiczeniach. W tym celu:
—

przeczytaj pytania i odpowiedz na nie,

—

podaj odpowiedź wstawiając X w odpowiednie miejsce.

Odpowiedź NIE wskazuje na luki w Twojej wiedzy, informuje Cię również o brakach

w przyswajanej przez Ciebie wiedzy. Oznacza to powrót do treści, które nie są dostatecznie
opanowane.

Poznanie przez Ciebie wszystkich lub określonej części wiadomości na temat budowy,

działania wybranych urządzeń precyzyjnych, będzie podstawą do przeprowadzenia przez
nauczyciela sprawdzianu poziomu przyswajanych wiadomości i ukształtowaniu umiejętności.

W rozdziale 5 tego poradnika jest zamieszczony „Sprawdzian osiągnięć”, zawiera on:

—

instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania sprawdzianu,

—

zestaw zadań testowych,

—

przykładową kartę odpowiedzi, w której, w przeznaczonych miejscach zaznacz

odpowiedź na pytania.
Będzie to stanowić dla Ciebie trening przed sprawdzianem zaplanowanym przez

nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

—

korzystać z różnych źródeł informacji,

—

stosować jednostki układu SI,

—

przeliczać jednostki,

—

wykonywać wykresy funkcji,

—

posługiwać się komputerem,

—

stosować symbole elektrycznych elementów stykowych,

—

stosować symbole elementów automatyki,

—

podłączać aparaturę kontrolno – pomiarową elektryczną i mechaniczną,

—

dobierać zakresy pomiarowe mierników elektrycznych, manometrów i innych,

—

określać znaczenie członów automatyki,

—

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska,

—

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

—

wyjaśnić konstrukcje ustrojów pomiarowych elektrycznych mierników analogowych,

—

opisać budowę i uruchomić różne typy rejestratorów,

—

opisać budowę, uruchomić ploter i wygenerować rysunek,

—

wyjaśnić działanie mechanizmu kasy fiskalnej,

—

wyjaśnić budowę i działanie wag laboratoryjnych i sklepowych,

—

wyjaśnić działanie mechanizmów zegarowych,

—

rozróżnić rodzaje przekładni stosowane w mechanizmach precyzyjnych,

—

scharakteryzować falową przekładnię robotową,

—

wyjaśnić działanie maszyny do szycia,

—

wyjaśnić budowę i działanie lodówki, pralki automatycznej, odkurzacza, kuchenki

mikrofalowej,

—

określić rolę i znaczenie mechanizmów taśmowych w procesach transportu,

—

skorzystać z instrukcji obsługi sprzętu gospodarstwa domowego,

—

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej

i ochrony środowiska.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Mierniki analogowe

4.1.1. Materiał nauczania

Miernik analogowy, to taki przyrząd pomiarowy, który mierzoną wartość wskazuje

analogowo  (w  sposób  ciągły,  a  nie  skokowy).  W  takim  mierniku,  mechaniczna  wskazówka
zatrzymując  się  w  określonym  miejscu  skali  wskazuje  wartość  mierzonej  wielkości.  Składa
się  on  z  ustroju  pomiarowego  i  układu  pomiarowego.  Ustrój  pomiarowy  jest  to  część
elektromechaniczna  miernika,  natomiast  układ  pomiarowy  to  część  elektryczna  (lub
elektroniczna)  dopasowująca  wielkość  natężenia  prądu  do  żądanej  wielkości.  Obecnie,
najczęściej  stosowanymi  są  ustroje  magnetoelektryczny  i  elektromagnetyczny.  W  skład
każdego ustroju pomiarowego wchodzi organ ruchomy  i organ nieruchomy. Budowa organu
ruchomego, w pewnym uproszczeniu, przedstawiona została na rys. 1.

Rys. 1.

Budowa organu ruchomego: 1 – oś,

2  –  ciężarki,  3  –  sprężynka
powrotna,  4  –  korektor  położenia
zerowego, 5 – trzymak sprężyny,
6 – wskazówka, 7 – podziałka
[7, s. 34]

Rys. 2. Elementy zawieszenia cewki: a) elementy łożyska

ślizgowego,

nieruchoma

panewka

łożyska

z syntetycznego szafiru, c) cewka ruchoma:
1 – panewka ze szafiru, 2 – śruba łożyskowa z panewką
szafirową, 3 – czop osi, 4 – korpus, 5 – uzwojenie
[7, s. 56, 57]

Oś spełnia rolę zarówno konstrukcji nośnej całego organu ruchomego, jak

i precyzyjnego,  wprowadzającego  jak  najmniejsze  opory,  mechanizmu  obrotowego.
Wykonywana  jest  ona  z  hartowanej  stali  w  całości  lub  też  często  jako  dwie  osobne  części
(często  od  siebie  izolowane).  Końcówkami  osi  są  czopy  zakończone  stożkowo.  Sam
wierzchołek stożka jest zaokrąglony, a jego średnica wynosi od 0,3 do 1 mm.

Sprężynka powrotna – najczęściej są to dwie sprężynki – znajdują się przy obu końcach

osi. Wykonane są w postaci spirali Archimedesa ze stopów niemagnetycznych takich jak brąz
berylowy, brąz krzemowy lub brąz cynowy. Wykonanie jej jest dość ważne, ponieważ musi
on wytwarzać liniowo narastający moment hamujący, który ma być niezmienny i nie
wrażliwy na wpływy temperaturowe, upływ czasu itp.

Końcówki osi (czopy) zamocowane są w łożyskach ślizgowych. Łożyska te wykonywane

są z syntetycznego szafiru (lub agatu). Samo łożysko jest osadzane najczęściej w śrubie
dociskowej. Dla poprawnej pracy łożysko musi mieć odpowiednie wymiary. Wzajemne
dopasowanie czopu i panewki łożyska, ich wzajemne położenie, przedstawione jest na rys. 2a.
Nieruchoma panewka ze sztucznego szafiru (z wymiarami) pokazana jest na rys. 2b.

W mierniku, w jego łożysku obraca się cewka – właściwie jej oś. Budowę cewki

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przedstawia rys. 2c. Cewka nawinięta jest w postaci prostokątnego uzwojenia (5) z cienkiego
izolowanego  przewodu  miedzianego  na  korpusie  (4),  wzmacniającym  konstrukcję
mechanicznie,  a  jej  końce  podłączone są z częścią  nieruchomą  za  pośrednictwem  sprężynek
powrotnych.  Do  cewek  przyklejone  są  wsporniki  z  metalu  o  małej  przenikalności
magnetycznej  lub  z innego  materiału  diamagnetycznego  (np.  tworzywa  sztucznego),
połączone z osią.

Mierniki analogowe mogą mieć różne ustroje pomiarowe – w praktyce najczęściej

spotykane  są  teraz  mierniki  zbudowane  w  oparciu  o  jeden  z  następujących  ustrojów
pomiarowych:  magnetoelektryczne,  elektromagnetyczne  i  elektrodynamiczne.  Istnieją
również inne ustroje pomiarowe, ale  są najbardziej popularne.  Wszystkie ustroje pomiarowe
wykorzystują prawa i zjawiska rządzące przewodnikami, przez które płyną prądy elektryczne
i znajdują się w polu magnetycznym.

Jednym z najczęściej stosowanych ustrojów pomiarowych, we wszystkich miernikach,

jest

ustrój

magnetoelektryczny

mierzący

prąd

stały.

Konstrukcja

ustroju

magnetoelektrycznego  przedstawiona  jest  na  rys.  3.  Częściami  ruchomymi  są:  cewka,  oś,
sprężyny  powrotne  i  wskazówka.  Części  nieruchome  to:  magnes  trwały,  rdzeń  cewki
ruchomej,  bocznik  magnetyczny,  łożyska  ślizgowe  oraz  tabliczka  ze skalą  pomiarową.
Oprócz  części  przedstawionych  na  tym  rysunku  w  skład  każdego  miernika  wchodzi  układ
pomiarowy  i  obudowa  (jako  element  spełniający  zarówno  funkcję ochrony  zewnętrznej oraz
będący jednocześnie konstrukcją nośną).

Kompletny organ ruchomy ustroju pomiarowego (cewka z czopami i sprężynkami)

porusza  się  wokół  osi  obrotu.  Oś  obrotu  cewki  pokrywa  się  z  osią  symetrii
ferromagnetycznego  rdzenia  (wykonanego  w  kształcie  walca),  znajdującego  się  pomiędzy
dwoma  nabiegunnikami  magnesu  trwałego  i  tworzącego  między  nimi  wąską  szczelinę.
Przewody obracającej  się cewki przesuwają się w tej szczelinie. Szczelina jest tak wąska, że
pole  magnetyczne  w  niej  jest  zawsze  prostopadłe  to  powierzchni  nabiegunników  i  rdzenia.
Inaczej określając znaczy to, że  linie sił pola  magnetycznego wewnątrz szczeliny pokrywają
się z liniami prostymi prostopadłymi do osi symetrii rdzenia (rys. 4).

Rys. 3. Budowa ustroju magnetoelektrycznego:

1 – magnes trwały, 2 – ruchoma cewka,
3 – rdzeń cewki, 4 – czop osi, 5 – łożysko,
6 – wskazówka, 7 – sprężyna, 8 – bocznik
magnetyczny [7, s. 52]

Rys. 4. Ustrój magnetoelektryczny: a) działanie sił,

b) obracanie  cewki:  1  –  bieguny  magnesu
trwałego, 2 – ruchoma cewka ustroju
w  położeniu  pionowym,  3  –  ruchoma  cewka
ustroju  w  położeniu  poziomym,  4  –  rdzeń
ferromagnetyczny.  5  –  jedna  z  linii  sił  pola
magnetycznego [7, s. 54, 55]

Po doprowadzeniu, do końców cewki (poprzez sprężynki) napięcia U, popłynie przez nią

prąd  elektryczny  I,  który  wytwarza  siłę  elektrodynamiczną  F  działającą  na  przewody  cewki
znajdujące się  w  polu  magnetycznym  szczeliny  powietrznej  (rys.  4a).  Powstająca  siła
elektrodynamiczna  F,  wywołuje  obrót  cewki  o  kąt  proporcjonalny  do natężenia
przepływającego prądu zgodnie ze wzorem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

⋅

gdzie:

– siła elektrodynamiczna,

B – indukcja magnetyczna,

– natężenia prądu elektrycznego przepływającego przez cewkę,

– długość przewodów elektrycznych cewki objętej polem magnetycznym szczeliny,

– liczba zwojów cewki.

Tak długo, jak części czynne przewodów cewki znajdują się w szczelinie powietrznej,

to zależność wytwarzanej siły elektrodynamicznej jest liniowo zależna od natężenia prądu
przepływającego przez cewkę. W praktyce najczęściej jest tak, że kąt obrotu cewki, razem ze
wskazówką, nie przekracza 90°. Na organ ruchomy miernika działają dwie siły. Jedna z nich,
zależna od natężenia prądu I płynącego w cewce wytwarza moment napędowy M

, określony

wzorem:

⋅

W zależności tej d jest odległością od siebie dwóch przeciwległych, równoległych do

siebie przewodów uzwojenia, poruszających się w polu magnetycznym szczeliny powietrznej.
Ponieważ w mierniku wymiary cewki są stałe, indukcja magnetyczna B również, długość
czynna przewodów l oraz odległość między nimi d także, to można przyjąć, że:

(c = const.),

a więc, moment napędowy M

określony jest przez wzór:

⋅

Momentowi napędowemu, obracającemu cewkę (i wskazówkę razem z nią),

przeciwstawia się moment zwrotny M

, wytwarzany przez spiralne sprężynki

i proporcjonalny do kąta obrotu

. Określony jest on następującym wzorem:

⋅

gdzie k jest stałym współczynnikiem charakterystycznym dla danych sprężyn i niezmiennym
niezależnie od kąta obrotu

, więc w momencie równowagi moment napędowy M

równy jest

momentowi zwrotnemu M

, a więc wtedy kąt obrotu jest zgodny ze wzorem:

⋅

Współczynniki c i k są stałe, specyficzne dla danego typu ustroju pomiarowego.

Powyższy wzór udowadnia, że kąt obrotu

jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu

płynącego  przez  miernik.  Podziałka  takiego  miernika  jest  równomierna,  a  przykład  takiej
skali  jest  przedstawiony  jest  na  rys.  5.  Każdy  miernik  z  magnetoelektrycznym  ustrojem
pomiarowym  ma  równomierną  podziałkę.  Niezależnie  od  tego,  do  pomiaru  której  wielkości
służy,  to  i  tak  w  rzeczywistości  mierzy  natężenie  prądu,  a  więc  jego  podziałka  jest
równomierna, tylko wyskalowana w jednostkach napięcia (lub innych).

Rys. 5.

Podziałka miernika magnetoelektrycznego i jego oznaczenie symboliczne [opracowanie własne]

Magnetoelektryczne ustroje pomiarowe wykorzystywane są do konstruowania

amperomierzy, woltomierzy, watomierz oraz mierników uniwersalnych.

Amperomierz, z ustrojem magnetoelektrycznym, jest to przyrząd przeznaczony

do pomiaru prądu płynącego w przewodach elektrycznych (lub pobieranego przez odbiornik).
Włączany jest on zawsze szeregowo z takim elementem jak żarówka, cewka itp., czyli

⋅

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

szeregowo  z  odbiornikiem,  przez  który  przepływa  mierzony  prąd.  Jest  to  podobne,  na
przykład, do  pomiaru  ilości  pobieranej  wody przez  pralkę  automatyczną,  której  ilość  mierzy
się wodomierzem. Wodomierz musi być podłączony w taki sposób, aby cała pobierana woda
przepływała  przez  niego.  Podobnie  jest  z  amperomierzem.  Aby  zmierzyć  wartość  prądu
przepływającego  przez  np.  żarówkę,  to  jedna  z  jej  biegunów  musi  być  podłączony  do
amperomierza,  a  drugi  wolny  biegun  żarówki  i  wolna  końcówka  amperomierza  muszą  być
podłączone do źródła energii elektrycznej. Ilustruje to rys. 6.

Rys. 6.

Włączenie amperomierza do przykładowego obwodu (szeregowo) [opracowanie własne]

Prąd I

żar

, płynący przez żarówkę jest taki sam jak prąd płynący przez amperomierz I

amp

To jest jeden i ten sam prąd. Na przedstawianym schemacie jedna z końcówek amperomierza
oznaczona  jest  gwiazdką.  W mierniku  magnetoelektrycznym  prąd  musi  przepływać  od
zacisku  oznaczonego  gwiazdką  (lub  „plusem”),  do  drugiego  nieoznaczonego  zacisku.  Jeżeli
będzie przepływał  w  odwrotną  stronę, to wskazówka  będzie  „chciała”  wychylić  się  w  lewo,
czyli  poniżej  zera  (w  niepożądanym  kierunku).  Gwiazdka  oznacza  zacisk,  którym  prąd
elektryczny  ma  „wpływać  do  miernika”.  Często  zacisk  ten  oznaczany  jest  kolorem
czerwonym.

Miernik będący amperomierzem musi mieć ustrój pomiarowy odpowiednio dobrany do

wartości  mierzonego prądu. Prawie zawsze (z wyjątkiem  niektórych przypadków  mierników
laboratoryjnych)  ustroje  są  tak  czułe,  że  prądy,  które  mają  mierzyć  są  kilku–,  kilkuset  lub
więcej razy  większe  od  prądów  znamionowych. Prądy  powodujące  maksymalne  wychylenie
wskazówki  są  najczęściej  rzędu  pojedynczych  mikroamperów  (inne  ustroje  są  mniej czułe  –
płyną przez nie dziesiątki lub setki mikroamperów).

Rys. 7.

Schemat zastępczy obwodów elektrycznych amperomierza:
I

– znamionowy prąd ustroju pomiarowego, I

Aroz

– prąd zakresu po

rozszerzeniu, I

– prąd bocznika, R

– rezystancja ustroju pomiarowego

amperomierza, R

– rezystancja bocznika [opracowanie własne]

Aby amperomierz mógł mierzyć rzeczywiste prądy płynące w układzie, musi być do tego

dostosowany.  Dopasowanie  takie  nazywa  się  poszerzaniem  zakresu  pomiarowego.  Aby
miernik  mógł  mierzyć  prąd  wielokrotnie  przekraczający  prąd  maksymalnego  wychylenia
ustroju  pomiarowego,  to  przez  ten  ustrój  może  przepływać  tylko  pewna  jego  część.
„Pozostały  prąd”  musi  płynąć  inną  drogą.  W  tym  celu  łączy  się  równolegle  z  ustrojem
pomiarowym tzw. „rezystor bocznikujący”, przez który przepływa większa część mierzonego
prądu.  Jest  to  poszerzenie  zakresu  pomiarowego.  Schemat  podłączenia  takiego  bocznika  do
części elektrycznej ustroju pomiarowego, pokazano na rys. 7.

Jeżeli organ ruchomy ustroju pomiarowego amperomierza wychyla się maksymalnie przy

prądzie I

, a ma on mierzyć prąd do wartości I

Aroz

, to znaczy, że zakres ma być rozszerzony

n razy zgodnie ze wzorem:

Aroz

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jeśli rezystancja ustroju pomiarowego wynosi R

, to trzeba równolegle do niej dołączyć

bocznik o rezystancji R

, określony wzorem:

−

W ten sposób zawsze poszerzane są zakresy pomiarowe każdego amperomierza.

Wyposażając amperomierz w kilka boczników oraz ich przełącznik tworzona jest konstrukcja
amperomierza  wielozakresowego.  Podziałki  amperomierzy,  wykorzystujących  ustrój
magnetoelektryczny,  są  równomierne  (tak  jak  na  rys.  5).  Wyskalowane  są  one  albo  od
0 do 100  działek,  albo  ilość  działek  dopasowana  jest  do  zakresu  pomiarowego  –  do  ilości
miliamperów (mA) lub amperów (A). Jeżeli amperomierz jest przyrządem wielozakresowym,
to  często  jest  wyposażany  w  dwie  podziałki  (lub  –  jeśli  jest  to  uzasadnione  –  więcej)
znajdujące się na tej samej tarczy podziałowej.

Woltomierz z ustrojem magnetoelektrycznym jest przyrządem pomiarowym służącym do

pomiarów  napięcia  prądu  stałego,  czyli  różnicy  potencjałów  elektrycznych  między  dwoma
punktami obwodu elektrycznego. Pomiar ten jest wykonywany  metodą pośrednią. Pośrednią,
tzn.,  że  miernik  mierzy  jedną  wielkość,  a  wskazuje  wielkość  pochodną  proporcjonalną
do mierzonej. W wyjaśnianiu tego pomaga rys. 8

Obwód elektryczny przedstawionego woltomierza
składa się z rezystancji wewnętrznej R

oraz rezystancji

dodatkowego rezystora dopasowującego R

, które

połączone są ze sobą szeregowo. Po podłączeniu tego
woltomierza

elementu,

znajdującego

się

w dowolnym obwodzie elektrycznym pod napięciem,
pomiędzy zaciskami A i C wystąpi różnica potencjałów,
więc przez miernik popłynie prąd I

. Prąd ten jest

proporcjonalny do napięcia – zgodnie z prawem Ohma:

, a więc można wyznaczyć

⋅

Na podstawie tych zależności można stwierdzić,
że ustrojowi pomiarowemu mierzącemu natężenie

prądu I

, można dobrać odpowiedni rezystor R

obliczając jego rezystancję i wyskalować

podziałkę w woltach, aby otrzymać przyrząd do pomiaru napięcia. Taki przyrząd nazywany
jest woltomierzem. Dobór odpowiedniego rezystora R

wykonuje się stosując sposób zwany

poszerzaniem zakresu woltomierza. Jeżeli pełne wychylenie wskazówki woltomierza
następuje przy pewnym napięciu U

, a konieczne jest rozszerzenie tego zakresu do U

Vroz

, to

prawdziwa jest zależność określająca ile razy nowy zakres jest większy od zakresu samego
ustroju pomiarowego:

Vroz

będącego krotnością rozszerzania zakresu n. Wtedy rezystancja R

podłączanego rezystora,

nazywanego posobnikiem określana jest poniższą zależnością:

(

)

−

⋅

Podobnie, jak z amperomierzem ustrój pomiarowy woltomierza można wyposażyć

w szereg różnych posobników i przełącznik włączający w obwód tylko jeden z nich.
Powstanie w ten sposób woltomierz wielozakresowy.

Przedstawione wzory udowadniają, że mierzone napięcie jest zależne liniowo od prądu

przepływającego przez cewkę ustroju pomiarowego, a więc podziałka takiego miernika
będzie równomierna. Podziałka taka może być wyskalowana uniwersalnie, czyli mieć 100
działek (rys. 5) dla każdego zakresu albo ilość działek może być dopasowana do zakresu (3 V

Rys. 8. Schemat zastępczy obwodów

elektrycznych woltomierza: I

– prąd

przepływający przez cewkę woltomierza,
R

– rezystancja wewnętrzna woltomierza

[opracowanie własne]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– 30 działek, 15 V – 150 działek itd.).

Woltomierz należy zawsze włączać równolegle. Jest to sposób podobny do tego, jaki

stosuje  się  podczas  pomiaru  np.  długości  obrabianego  detalu  na  tokarce.  Suwmiarkę  wtedy
przykłada  się  do  przedmiotu  z  boku,  czyli  równolegle  do  obrabianego  materiału.  Podobnie
jest  z napięciem  elektrycznym.  Mierząc  je  sprawdza  się,  jakie  jest  napięcie  pomiędzy
końcówkami  np.  żaróweczki  choinkowej  (zawsze  są  one  łączone  ze  sobą  szeregowo).
Na rys. 9 pokazane są połączone szeregowo ze sobą żaróweczki (np. żaróweczki choinkowe).
Przez wszystkie żaróweczki płynie ten sam prąd I

Rys. 9.

Włączanie woltomierza w przykładowym obwodzie – zawsze
równolegle do odbiornika, na którym mierzone jest napięcie
[opracowanie własne]

Jeżeli trzeba zmierzyć napięcie na żaróweczce nr 2, to końcówki woltomierza trzeba

połączyć z zaciskami tej żaróweczki, równolegle z tą żaróweczką. Jednocześnie trzeba
zwrócić uwagę na zacisk woltomierza oznaczony gwiazdką. Trzeba go włączyć tak, aby
„wskazywał kierunek do plusa” źródła zasilającego.

Rys.

10.

Budowa

ustroju

elektromagnetycznego

dwurdzeniowego: 1 – rdzeń nieruchomy,
2 – rdzeń ruchomy, 3 – cewka, 4 – skrzydełko
tłumika, 5 – trzymak sprężyny i korektor zera,
6 – sprężyna, 7 – wskazówka, 8 – jeden
z ciężarków [7, s. 87]

Rys. 11. Podziałka (przykład) miernika

elektromagnetycznego
–z oznaczeniem symbolicznym
ustroju [7, s. 89]

Mierniki mogą mieć także inne ustroje pomiarowe. Jednym z nich może być ustrój

elektromagnetyczny (rys. 10). Elementami ruchomymi w tym ustroju są: rdzeń
ferromagnetyczny, oś, sprężynki, wskazówka i elementy pomocnicze. Elementy nieruchome,
w tym ustroju, to: łożyska (tutaj zaznaczone tylko schematycznie), cewka, obudowa tłumika
powietrznego oraz wszelkie pozostałe elementy układy pomiarowego.

W ustroju elektromagnetycznym cewka, wytwarzająca pole magnetyczne, które wciąga

rdzeń  ferromagnetyczny,  jest  nieruchoma.  Porusza  się  natomiast  rdzeń.  Wewnątrz  cewki,
przez  którą  płynie  prąd  elektryczny,  wytwarzane  jest  pole  magnetyczne.  Każde  pole
magnetyczne  przyciąga  ciała  ferromagnetyczne.  Od  natężenia  prądu  elektrycznego
przepływającego przez cewkę zależy natężenie pola magnetycznego wytwarzanego wewnątrz
niej, a od niego zależy siła przyciągająca rdzeń. Jednak trzeba zauważyć, że w tym przypadku
zależność  wytwarzanego  momentu  napędowego  M

od płynącego prądu nie jest liniowa, to

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

podziałka takiego miernika nie będzie równomierna. Przy odpowiednim wykonaniu rdzenia
(pod względem jego kształtu i rodzaju materiału) można uzyskać pewne zbliżenie do
podziałki równomiernej (przykład takiej podziałki jest na rys. 11).

Ustrój elektromagnetyczny najczęściej stosowany jest do konstruowania amperomierzy

i woltomierzy  przeznaczonych  do  pomiarów w  obwodach  prądu  przemiennego –  najczęściej
w  przemysłowej  sieci  energetycznej.  Spowodowane  jest  to  tym,  że  siła  wciągająca  rdzeń
ferromagnetyczny  do  wnętrza  cewki  jest niezależna od  kierunku przepływu  prądu  przez  nią.
Miernikami  elektromagnetycznymi  można  mierzyć  prąd  i  napięcie  zarówno  dla  prądu
przemiennego,  jak  i  stałego.  Jednak  przy  pomiarach  w  obwodach  prądu  stałego  dokładność
pomiaru  jest  nieznacznie  gorsza,  ponieważ  rdzeń  ferromagnetyczny  magnesuje  się,  a  to
pogarsza dokładność pomiaru. Przy pomiarach prądu przemiennego magnesowanie rdzeni nie
występuje,  ponieważ  prąd  płynie  w  obu  kierunkach  i  rdzeń  jest  przemagnesowywany,  więc
nie pogarsza dokładności pomiaru.

Miernik elektrodynamiczny, to taki przyrząd, którego działanie opiera się na wzajemnym

oddziaływaniu  dwóch  pól  magnetycznych  wytworzonych  przez  przepływ  prądu
elektrycznego  w  uzwojeniach  cewki  nieruchomej  i  cewki  ruchomej.  Budowa  tego  ustroju
pomiarowego  przedstawiona  jest  na  rys.  12.  Organ  ruchomy  w  tym  przypadku  jest  prawie
identyczny  jak w ustroju  magnetoelektrycznym: jest oś, do której przymocowana  jest cewka
wykonana bardzo podobnie jak na rys. 2c.

Rys. 12. Budowa ustroju elektrodynamicznego: 1 – cewka

nieruchoma, 2 – cewka ruchoma, 3 – oś cewki
ruchomej, 4 – tłumik drgań organu ruchomego,
5 – symbol ustroju [7, s. 97].

Rys. 13. Działanie ustroju elektrodynamicznego:

1– cewka nieruchoma, 2– cewka ruchoma
[7, s. 97].

Oś ta nie jest dzielona, ponieważ wewnątrz cewki nie ma żadnego rdzenia. Organ

nieruchomy  natomiast  jest  odmienny  od  tego  z  miernika  magnetoelektrycznego.  Jest  on
podobny  do  organu  nieruchomego  w  ustroju  elektromagnetycznym.  Jego  podstawowym
elementem  jest  uzwojenie  wykonane  z  grubego  przewodu  (uzwojenie  nie  porusza  się,  więc
nie ma żadnych przeszkód by takie było i stawiało jak najmniejszy opór przepływowi prądu).
Zasada  działania  tego  ustroju  przedstawiona  jest  na  rys.  13.  W  położeniu  spoczynkowym,
cewka  nieruchoma  jest  oczywiście  poziomo,  a  cewka  ruchoma  jest  prostopadła  do
nieruchomej.  Podczas  przepływu  prądów  przez  obie  cewki,  wytwarzają  one  pola
magnetyczne: cewka nieruchoma pole o natężeniu H

, a cewka ruchoma H

. Pola wzajemnie

na siebie oddziałują, dążąc do tego, aby ich linie sił były do siebie równoległe – co jest
równoznaczne z tym, że wektory natężeń pól są również do siebie równoległe. Ponieważ
większa cewka nie może się poruszać, a pola dążą do wyrównania swych linii sił, to powstaje
siła F obracającej cewkę 2. Powstawanie tej siły jest niezależne od „kierunków” powstających
pól, a więc niezależne od tego czy oba prądy płyną tak jak zaznaczono to na rysunku, czy oba

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w strony przeciwne. Wynika z tego, że miernik z takim ustrojem pomiarowym może mierzyć
wielkości  elektryczne  zarówno  w  obwodach  prądu  stałego,  jak  i w  obwodach  prądu
zmiennego.  Jednak  wzajemna  zgodność  kierunków  przepływu  prądu  w poszczególnych
częściach  uzwojeń  musi  być  zachowana.  Jeżeli  jeden  z  dwóch  prądów  zmieni  kierunek
przepływu, to wskazówka będzie się wychylać w lewo, a nie w prawo.

Moment napędowy M, powstający w tym ustroju pomiarowym, jest proporcjonalny

do iloczynu  prądów  obu  cewek  oraz  do  zmian  indukcyjności  wzajemnej  obu  cewek
wywołanej  obrotem  cewki  ruchomej.  W  związku  z  tym,  podziałka  miernika
elektrodynamicznego  nie  jest  równomierna.  Zgodnie  z  tym  podziałka  powinna  być
rozszerzająca  się  (tzn.  proporcjonalna  do  kwadratu  prądów),  ale  w  rzeczywistych
przyrządach,  dobiera  się  odpowiednio  skomplikowane  kształty  uzwojeń,  dzięki  którym
można podziałkę zbliżyć do równomiernej.

Ustrój elektrodynamiczny nadaje się do zastosowania zarówno w woltomierzach, jak

i amperomierzach, ale ze względu na jego dość znaczny koszt produkcji, takich mierników
nie spotyka się w praktyce. Natomiast znajduje on zastosowanie w budowie watomierzy.

Watomierz jest przyrządem przeznaczonym do pomiaru mocy prądu elektrycznego.

Z podstaw elektrotechniki wiadomo, że moc danego odbiornika elektrycznego P

(dla prądu

stałego, bo dla prądu przemiennego jest to bardziej złożone) określana jest wzorem:

⋅

Do wyznaczenia mocy potrzebny jest, więc pomiar napięcia U

na odbiorniku oraz

pomiar prądu I

pobieranego przez ten odbiornik. Miernik elektrodynamiczny ma dwa

uzwojenia: przez jedno (ruchome) może przypływać tylko niewielki prąd, więc nadaje się ono
do  pomiaru  napięcia;  drugie  (nieruchome)  wykonane  może  być  z  przewodu  o  dużym
przekroju  poprzecznym,  więc  można  nim  mierzyć  natężenie  prądu  elektrycznego.  Miernik
z ustrojem  elektrodynamicznym  nadaje  się,  więc  świetnie  do  zastosowania  jako  watomierz.
Parametry  cewek  muszą  być  odpowiednio  dobrane  –  każdej  z  nich  zgodnie  z  jej
przeznaczeniem.

Rys. 14. Podłączenie cewek

watomierza
elektrodynamicznego
do zacisków wyjściowych
[7, s. 103]

Rys. 15. Podłączanie watomierza do obwodu elektrycznego: prawidłowe

podłączenie (a) i nieprawidłowe (b), (c) [7, s. 103]

Ponadto, cewki muszą być „odpowiednio” włączane w obwód elektryczny, dlatego

zaciski  uzwojeń  są  „odpowiednio”  oznaczane.  Początki  uzwojeń  oznaczane  są  gwiazdkami
albo  kropkami.  Wewnętrzne  połączenie  takiego  miernika  przedstawione  jest  na  rys.  14.
Cewka podłączona do zacisków „k” i „l” jest tzw. cewką prądową, której przeznaczeniem jest
pomiar  natężenia  prądu  przepływającego  przez  odbiornik.  Natomiast  cewka  podłączona  do
zacisków „0”  i  „U”  jest tzw. cewką „napięciową” –  „mierzy” ona  napięcia. Ponieważ przez
cewki  może  przepływać  zarówno prąd stały,  jak  i zmienny, to watomierz taki  nadaje się do
pomiaru  pobieranej  mocy  przez  odbiornik  prądu  stałego  oraz  przez  odbiornik  prądu
przemiennego.  W obwodach  prądu  przemiennego  watomierz  taki  mierzy  moc  czynną.
Prawidłowe podłączenie watomierza przedstawiono na rys. 15a, a możliwe błędy popełniane
podczas podłączania watomierza na rys. 15 b i 15c.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogólne zasady postępowania z miernikami analogowymi

Mierniki analogowe są przyrządami o delikatnej konstrukcji, która nie powinna podlegać

wstrząsom, drganiom, są one wrażliwe na upadki, uderzenia i inne tym podobne niewłaściwe
traktowanie ich. Użytkownik powinien odpowiednio dbać o miernik, a w szczególności:
1.  chronić miernik przed wszelkiego rodzaju uderzeniami mechanicznymi,
2.  utrzymywać miernik w czystości,
3.  kontrolować  stan  elektrycznych  zacisków  zewnętrznych  lub  gniazd  wtykowych

do podłączenia przewodów pomiarowych.
Jeżeli konstrukcja elektrycznego organu pomiarowego wymaga zasilania z baterii

elektrycznej, użytkownik musi okresowo, nie rzadziej niż raz na tydzień kontrolować, czy nie
pojawiły się wycieki elektrolitu z ogniw baterii.  W  takim  przypadku  należy  wyczyścić
pojemnik  baterii.  Należy  przy  tym  zachować  szczególną  ostrożność,  ponieważ  wyciekający
elektrolit  może  być  kwasem  (albo  zasadą),  w  związku,  z  czym  pocierając  oczy  brudną  ręką
można  je  sobie  uszkodzić  lub  ulec  zatruciu,  jeśli  związek  dostanie  się  do  układu
pokarmowego lub do rany.

Czynności obsługowo–regulacyjne wykonywane przez serwisy naprawcze sprowadzają

się do wykonywania następujących prac:
a)  czyszczenie wnętrza suchym i czystym sprężonym powietrzem,
b)  regulacja położenia zerowego (spoczynkowego) wskazówki,
c)  wyważania ciężarkami ustroju pomiarowego,
d)  regulacja docisku łożyska do czopu osi,
e)  sprawdzenie  poprawności  działania  i  pomiaru  (czy  wielkość  popełnianych  błędów

pomiarów mieści się w dopuszczalnym zakresie).
Pod względem mechanicznym konserwacja mierników sprowadza się do ich okresowego

czyszczenia.  Wnętrze  powinno  być,  w  celu  usunięcia  kurzu  i  innych  drobnych
zanieczyszczeń,  przedmuchiwane  suchym  i  czystym  sprężonym  powietrzem.  Intensywność
strumienia  powietrza  nie  powinna  być  zbyt  duża,  ponieważ  mogłoby  dojść  do  uszkodzenia
delikatnego zawieszenia ustroju pomiarowego lub sprężyn powrotnych, co  mogłoby zmienić
stałe konstrukcyjne miernika, a przez to całkowicie zmienić wartość jego wskazań.

Mierniki wielkości elektrycznych i nieelektrycznych muszą być poddawane

tzw. legalizacji  –  okresy  pomiędzy  kolejnymi  legalizacjami  określają  odpowiednie  normy
branżowe.  Legalizacja  jest  to  sprawdzenie  poprawności  działania  miernika  i  polega  ona
na wykonaniu kilku podstawowych działań:
a)  sprawdzenie miernika pod względem mechanicznym:

—

brak uszkodzeń obudowy przyrządu,

—

brak uszkodzeń ustroju pomiarowego,

—

prawidłowość działania mechanicznego, brak jakichkolwiek zacięć w ruchu

wskazówki w całym zakresie wychyleń organu ruchomego.

b) sprawdzenie obwodów elektrycznych i elektronicznych miernika, polegającym na:

—

sprawdzeniu prawidłowości działania części elektrycznej,

—

wykonaniu pomiarów kontrolnych na wszystkich zakresach pomiarowych miernika

i sprawdzenie, czy błędy mieszczą się w dopuszczalnym przedziale.

Wymienione czynności (najważniejsze z koniecznych do wykonania) muszą być

przeprowadzone  przez  uprawniony  do  tego  organ,  którym  może  być  serwis  naprawczy
posiadający uprawnienia do  legalizacji albo laboratorium kontroli przyrządów pomiarowych,
które  ma  uprawnienia  legalizacji  lub  też  inna  instytucja  z  takimi  uprawnieniami.  Jedynie
„zerowanie”  miernika  może  być  wykonywane  przez  samego  użytkownika.  Polega  ono  na
takim  przestawieniu  korektora  położenia  zerowego,  aby  położenie  spoczynkowe  wskazówki
miernika  pokryło  się  z  zerem  na  podziałce  pomiarowej,  gdy  przez  miernik  nie  przepływa
żaden prąd.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie elementy budowy są wspólne dla każdego miernika elektrycznego?
2.  Jakie znasz rodzaje mierników elektrycznych?
3.  Do jakich wielkości stosowane są poszczególne rodzaje mierników?
4.  Jak działa miernik z ustrojem magnetoelektrycznym?
5.  W jaki sposób dokonuje się pomiaru napięcia za pomocą ustroju magnetoelektrycznego?
6.  Jak wykonuje się pomiar prądu miernikiem z ustrojem magnetoelektrycznym?
7.  Jak działa miernik elektromagnetyczny?
8.  Jakie jest zastosowanie ustrojów elektromagnetycznych?
9.  Jaka jest budowa miernika elektrodynamicznego?
10. Jakie jest zastosowanie miernika elektrodynamicznego?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ rodzaj miernika analogowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  poddać oględzinom wskazany przez nauczyciela miernik,
2)  na podstawie symboli na mierniku określić jego ustrój pomiarowy,
3)  ustalić mierzoną wielkość: rodzaj prądu (stały, zmienny), napięcie, natężenie prądu, moc;

zakres pomiarowy (lub zakresy).

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

mierniki analogowe (woltomierze, amperomierze, watomierze).

Ćwiczenie 2

Przeprowadź regulację miernika analogowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  poddać oględzinom wskazany przez nauczyciela miernik,
2)  określić mierzone wielkości i zakresy pomiarowe,
3)  sprawdzić czy wskazówka wskazuje zero–jeśli nie to obracając śrubą korektora położenia

wyzerować miernik,

4) sprawdzić, czy wskazówka porusza się (delikatnie obrócić miernikiem),
5) sprawdzić stan obudowy i zacisków podłączeniowych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kilka mierników analogowych (woltomierze, amperomierze, watomierze),

–

wkrętaki kilku wielkości (zależnie od potrzeb).

Ćwiczenie 3

Przeanalizuj sposób pomiaru wielkości elektrycznej miernikiem analogowym: napięć

ogniwa galwanicznego i baterii ogniw.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wybrać miernik przeznaczony do pomiaru napięcia ogniwa,
2) wybrać odpowiedni zakres pomiarowy w mierniku do wykonania pomiaru napięcia

wskazanego ogniwa,

3)  podłączyć przewodami ogniwo do miernika,
4)  dokonać odczytu wskazania miernika,
5)  jeśli jest to konieczne,o przeliczyć wskazanie na wartość wielkości mierzonej wg wzoru:

zak

⋅

gdzie: W

–wartość wskazana,

zak

–maksymalna wartość zakresu,

–liczba wskazanych działek,

zak

–liczba wszystkich działek zakresu,

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

mierniki analogowe (woltomierz, amperomierz, watomierz, miernik uniwersalny),

–

kilka suchych ogniw galwanicznych i baterii ogniw,

–

przewody połączeniowe.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić ogólną budowę miernika analogowego?



odróżnić poszczególne rodzaje mierników analogowych?



zmierzyć natężenie prądu pobieranego przez żarówkę
podłączoną do baterii?



określić sposób rozszerzania zakresu amperomierza?



określić sposób rozszerzania zakresu pomiarowego
woltomierza?



zmierzyć napięcie na żarówce choinkowej?



zmierzyć moc pobieraną przez silnik prądu stałego
dołączony do akumulatora?



wykonać

czynności

obsługi

okresowej

miernika

wykonywanej przez użytkownika?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Manometry

4.2.1. Materiał nauczania

Manometr, nazywany często ciśnieniomierzem, jest przyrządem pomiarowym służącym

do  mierzenia  ciśnienia  płynów,  gazów.  W  zależności  od  ciśnienia  odniesienia,  któremu
przypisuje  się  wartość  „zero”  („0”),  rozróżnia  się:  ciśnieniomierze  absolutne,  gdzie
ciśnieniem odniesienia jest ciśnienie próżni (próżniomierze i barometry) oraz ciśnieniomierze
do  pomiaru  ciśnienia  względnego,  gdzie  ciśnieniem  odniesienia  jest  aktualne  ciśnienie
w chwili i w miejscu pomiaru (manometry do pomiaru nadciśnienia, wakuometry do pomiaru
podciśnienia  i  manowakuometry  do  pomiaru  nadciśnienia  i  podciśnienia)  oraz
ciśnieniomierze  różnicowe.  Manometry  mogą  wykonywać  pomiar  wykorzystując  jedną
z różnych zasad pracy. Pod tym względem można wśród nich wyodrębnić  m.in.: manometry
prężne  (przeponowe,  mieszkowe  i  z  rurką  Bourdona)  oraz  manometry  elektryczne
(rezystancyjne,  piezoelektryczne).  Manometry  muszą  mieć  podziałkę  wyskalowaną
w jednostkach  ciśnienia,  czyli  w  Pa  (niutonach  na  metr  kwadratowy).  Jest  to  jednostka
zgodna z układem SI, ale w praktyce jest ona bardzo rzadko używana. Poniższa tabela podaje
jednostki używane praktycznie i ich przeliczniki na, zgodny z układem SI, 1 Pa.

Tabela 1. Jednostki ciśnienia [opracowanie własne].

Lp.

Nazwa

Oznaczenie

Przeliczenie na 1 N/m

pascal

1Pa

1Pa = 1N/m

kilopascal

1kPa

1kPa = 1000N/m

megapascal

1MPa

1MPa = 1000000N/m

atmosfera techniczna

1at

1at = 1 kG/cm

= 98 066,5N/m

atmosfera fizyczna

1atm

1atm = 101325N/m

bar

1bar

1bar = 10

N/m

milimetr słupa wody

1mm H

O = 9,80665N/m

milimetr słupa rtęci

1mm Hg

1mm Hg = 133,332N/m

kilogram–siła

centymetr

kwadratowy

1kG/cm

= 98 066,5N/m

Manometr prężny to taki, w którym pod wpływem ciśnienia (lub różnicy ciśnień)

odkształca się element sprężysty. Często stosowanymi manometrami tej grupy są manometry
z  rurką  Bourdona.  Rurka  ta  wykonana  jest  z  mosiądzu,  brązu  lub  stali,  czyli  materiałów
o dużej  sprężystości.  Jeden  jej  koniec  jest  zamknięty,  drugi  zaś  łączy  się  z  gwintowaną
końcówką  służącą  do  połączenia  z  instalacją,  w  której  ma  być  mierzone  ciśnienie.  Budowę
manometru, którego działanie opiera się na sprężystości tej rurki obrazuje rys. 20.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 20. Manometr z rurką Bourdona: a) budowa manometru, b) rurka Bourdona, 1 – rurka Bourdona,

2 – widełki, 3 – cięgno, 4 – sektor zębaty, 5 – łącznik rurki, 6 – kanał łączący z wnętrzem
rurki [1]

Czynnik gazowy (lub płynny) doprowadzony poprzez kanał (6) do rurki Bourdona

powoduje  wzrost  ciśnienia  w  jej  wnętrzu,  więc  rurka  „próbuje  wyprostować  się”.  Wielkość
tego  odkształcenia  jest  zależna  od  ciśnienia  –  większe  ciśnienie,  to  większa  siła  prostująca,
a więc  większe  odkształcenie  od  stanu  spoczynkowego;  mniejsze  ciśnienie  –  odkształcenie
mniejsze.  Ruch  wolnego  końca  odkształcanej  rurki  przekazany  przez  widełki  (2)
do mechanizmu  przekładniowego  powodując  obrót  zębnika  (znajduje  się  on  na  jednej  osi
ze wskazówką).  Rurki  Bourdona  w  manometrach  dla  ciśnień  normalnych  i  średnich
wykonywane  są  jako  cienkościenne  o  przekroju  owalnym  lub  eliptycznym,  a  dla  wysokich
ciśnień  grubościenne  –  najczęściej  o  przekroju  poprzecznym  z  zewnętrznym  obrysem
w kształcie  koła  (lub  zbliżonym  do  niego).  Takie  grubościenne  rurki  mają  najczęściej
zmieniający  się  przekrój  wraz  ze  oddalaniem  się  od  początku  rurki,  co  jest  spowodowane
nierównomiernością  pojawiających  się  naprężeń  podczas  pomiaru  ciśnienia.  Obudowy  tych
manometrów są znormalizowane i ich średnice wynoszą: 60; 80; 100; 160; 250; 400 mm.

Manometrem prężnym jest też manometr membranowy (przeponowy). W manometrze

tym (rys. 21), membraną jest płytka sprężysta w kształcie koła (1). Przepony takie są płaskie
lub posiadają koncentryczne wytłoczenia. Dzięki tym wytłoczeniom, możliwe są większe
odkształcenie membrany.

Rys. 21.

Manometr membranowy: 1 – przepona (membrana), 2 – dolny korpus komory
przeponowej, 3 – górny korpus komory przeponowej, 4 – cięgno, 5 – sektor zębaty,
6 – zębnik, 7 – sprężyna spiralna, 8 – popychacz, 9 – króciec gwintowany [1]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W manometrze tym elementem pomiarowym jest przepona (1), która znajduje się

w komorze  składającej  się  z dwóch  skręconych  ze sobą części korpusu  (2  i  3). Z  membraną
(przeponą)  połączony  jest  trzpień–popychacz  (8),  który  poruszając  się  obraca  sektorem
zębatym  (5).  Sektor  zazębiony  jest  z zębnikiem  (6),  który  jest  osadzony  na  jednej  osi  ze
wskazówką.

Manometry z mieszkiem sprężystym stosowane są do pomiaru małych ciśnień. Budowa

takiego  manometru  jest  bardzo  podobna  do  manometru  przeponowego,  ale  elementem
sprężystym  czułym  na  ciśnienie  jest  mieszek.  Mieszek  jest  elementem  sprężystym
wykonanym  z mosiądzu,  brązu  albo  stali  nierdzewnej,  mającym  kształt  puszeczki  z  mocno
karbowanymi  obwodowo  ścianami  bocznymi.  Mieszki  takie  mają  małą  sztywność,  więc
często  ich  działanie  rozprężne  wspomagane  jest dodatkową sprężyną.  Stosowane  są  do tego
sprężyny spiralne i wtedy mieszczek uszczelnia tylko manometr i przenosi ruch, a właściwym
elementem  pomiarowym  jest  sprężyna.  Wskazania  takich  manometrów  zamieniane  są
najczęściej na ruch wskazówki (podobnie jak w manometrze przeponowym).

Manometr piezoelektryczny to taki, w którym zasadniczym elementem pomiarowym jest

piezoelektryk, na który działa siła wytworzona przez ciśnienie mierzonego gazu (lub cieczy).
Piezoelektryk,  to  substancja  krystaliczna,  która  pod  wpływem  mechanicznego  odkształcenia
od  stanu  normalnego  (spoczynkowego)  wytwarza  siłę  elektromotoryczną  na przeciwległych
ściankach. Jeżeli na płytkę wykonaną z piezoelektryka będzie działać ciśnienie, to pod jego
wpływem  nastąpi  jej  odkształcenie.  Odkształcenie  spowoduje  wytworzenie  różnicy
potencjałów.  Napięcie  to  po  pomiarze  czujnikiem  i  odpowiednim  przekształceniu  zmierzy
miernik  elektryczny  wyskalowanym  w  jednostkach  ciśnienia.  Najczęściej  jako  manometry
piezoelektryczne  stosowane  są  półprzewodnikowe  układy  scalone  z  czujnikami
piezoelektrycznymi – ogólna budowa przedstawiona jest na rys. 22.

Rys. 22. Czujnik półprzewodnikowego manometru piezoelektrycznego serii MPX: a) budowa:

1 – osłona metalowa (nierdzewna), 2 – membrana silikonowego żelu uszczelniającego,
3 – obudowa epoksydowa, 4 – metalowe wyprowadzenie elektryczne, 5 – mostki łączące
z wyprowadzeniami, 6 – struktura krzemowa, b) oznaczenie na schematach, c) schemat
blokowy struktury wewnętrznej [9, s. 202]

Czujnik scalony zbudowany jest tak, że jego układ składa się ze kilku

półprzewodnikowych struktur piezoelektrycznych, połączonych ze sobą w układ mostkowym.
W  niektórych  typach  układów  tej  rodziny,  oprócz  elementów  piezoelektrycznych  w  skład
struktury  wchodzi  element  kompensacji  temperatury  (jeden  lub  kilka),  który  umieszczony
w obrębie jednej płytki półprzewodnika, pozwala w dalszym układzie wprowadzać poprawki
temperaturowe.  W efekcie  tego  scalony  czujnik  ciśnienia  staje  się  nieczuły  na  zmiany

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

temperatury.  Czujniki  tego  rodzaju  są  produkowane  przez  różnych  producentów  (Infineon,
Motorola,  Siemens  i  in.),  w wielu  różnych wariantach.  Różne  warianty  czujników  ciśnienia,
konstruowanych  w  oparciu  o tą  samą  krzemową  strukturę  pomiarową,  umieszczone
w różnych obudowach, zmieniających sposób zastosowania sensora, przedstawia rys. 23.

Rys. 23.

Piezorezystancyjny  czujnik  manometryczny  MPX10  (prod.  Motorola):  a)  do
pomiaru ciśnienia otaczającego środowiska, b) do pomiaru różnicy ciśnień, c) do
wlutowania  w  płytkę  drukowaną,  d)  do  montażu  powierzchniowego  [Motorola
Semiconductor  10  kPa  Uncompensated  Silicon  Pressure  Sensors,  Motorola
Semicoductor Technical Data, www.motorola.com/semiconductors]

Wersja z rys. 23a przeznaczona jest to pomiaru ciśnienia otoczenia (powietrza lub innego

gazu  nieszkodliwego  dla  układu  scalonego).  Na  rys.  23b  tą  samą  strukturę  czujnika
umieszczono  w  obudowie  pozwalającej  mierzyć  różnicę  ciśnień  doprowadzonych
przewodami  gazowym  do  dwóch  króćców.  Pomiar  ciśnienia,  doprowadzonego  przewodem
(rurką,  wężykiem)  powietrza,  pozwalają  dokonać  również  dwa  pozostałe  czujniki  z  tym,
że ten  z  rys. 23c  jest  wlutowywany  w  płytkę  drukowaną,  a z  rys.23d  przeznaczony  jest
do montażu powierzchniowego SMD (ang. Surface Mount Device).

Do mierzenia ciśnienia używane są również tensometryczne czujniki. Działają one

w oparciu o pomiar pośredni – tensometryczny pomiar odkształcenia membrany, na którą
działa ciśnienie. Przykład takiego czujnika przedstawiony jest na rys. 24.

Rys. 24.

Tensometryczny  czujnik  ciśnienia:  a)  foliowy  manometr  tensometryczny  (przykład),
b)  przekrój  rzeczywistego  manometru  tensometrycznego,  c)  schemat  połączeń
rezystorów  pomiarowych,  d) tensometryczny  czujnik  pomiarowy  typu  8253
(holenderskiej  firmy  Trafag  Sensor  Control):  1  –  rezystor  pomiarowy  (jeden
z czterech), 2 – pole kontaktowe, 3 – króciec pomiarowy, 4 – membrana, 5 – foliowy
czujnik  tensometryczny  ciśnienia,  6  –  metalowy  korpus  czujnika,  7  –  elektryczne
złącze pomiarowe [opracowanie własne]

Do króćca pomiarowego (3) doprowadzony jest przewód pomiarowy (z gazem lub

cieczą). Na membranę (4) działa siła odkształcająca ją, która jest proporcjonalna do ciśnienia
gazu  (lub  cieczy)  doprowadzonego  przewodem  pomiarowym.  Na  drugiej  stronie  membrany
naklejony  jest  na  nią  tensometr  foliowy  (5),  który  razem  z  nią  się  odkształca.  Tensometr
skonstruowany  jest  z  rezystorów  pomiarowych  wykonanych  jako  metalowe  przewody
elektryczne o dużej długości w stosunku do swoich wymiarów poprzecznych (do powierzchni

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przekroju poprzecznego). Rezystory te wykonane są jako ścieżki przewodzące na
powierzchni

folii

(podobnie

jak

ścieżki obwodów drukowanych na płytkach

z tzw. „laminatu”).  Przykład  takiego  tensometru  foliowego  przedstawiony  jest  na  rys.  24a.
Składa  się  on  z czterech  rezystorów  pomiarowych:  dwa  mają  „przewody”  pomiarowe
ustawione  promieniowo  (znajdują  się  one  przy  zewnętrznych  krawędziach  czujnika);
a pozostałe  dwa  znajdują  się  w środku  czujnika  –  ich  przewody  pomiarowe  są  ścieżkami
ułożonymi  w kształcie  współśrodkowych  łuków,  w  środkowej  części  czujnika.  Rezystory
pomiarowe  mogą, w innych typach czujników, mieć różne kształty. Odpowiednio dobierając
kształt  rezystora  pomiarowego,  można  dopasować  go  do  konkretnego  kształtu  przedmiotu
i rodzaju  odkształcenia  tego  przedmiotu,  aby  zależności  zmian  rezystancji  był  liniowy.
Podczas  działania  siły  rozciągającej,  przewody  rezystora  tensometrycznego  nieznacznie
wydłużają się, co powoduje zmianę jego rezystancji R rezystora. Jej zmiany określa poniższa
zależność:

∆

⋅

∆

gdzie: –

∆

– przyrost (lub zmniejszenie) rezystancji rezystora czujnika [w

Ω

– R

– znamionowa rezystancja rezystora nieobciążonego czujnika [w

Ω

–

∆

– przyrost (lub zmniejszenie) długości przewodu czujnika [w m],

– l

– długość całkowita przewodu czujnika nieobciążonego [w m],

– k

– czułość tensometru.

W rzeczywistych czujnikach najczęściej stosuje się cztery rezystory pomiarowe

połączone w mostek Wheatstone’a (rys. 24c). Połączenie to stosuje się w celu otrzymania jak
najbardziej liniowej charakterystyki zmian napięcia wyjściowego w zależności do zmian
mierzonego ciśnienia (U

=f(p

)). Na schemacie połączeń elementów pomiarowych czujnika

z każdym rezystorem tensometrycznym (R

) szeregowo z nim połączony jest dodatkowy

rezystor (R

’). Dodatkowe rezystory służą do kalibracji całego mostka w jego fazie

produkcyjnej.  Na  rys.  24d  przedstawiono  przykład  rzeczywistego  tensometryczne  czujnika
ciśnienia.  Używając  manometrów  należy  przestrzegać  pewnych  zasad  ich  doboru  i  obsługi,
które można określić następująco:
1.  Przy wyborze manometru należy zwrócić uwagę:

a) na przewidywany zakres mierzonych ciśnień, a więc na zakres pomiarowy

manometru – maksymalne dopuszczalne ciśnienie mierzone manometrem musi być
większe od przewidywanego badanego ciśnienia (ok. 25–100% – przy większych
różnicach pomiar będzie utrudniony lub niemożliwy),

b) na klasę dokładności a więc na maksymalne błędy z jakimi można mierzyć ciśnienie:

klasa dokładności powinna zapewniać wystarczającą dokładność pomiaru,

przyrządy o bardzo dużej dokładności najczęściej są drogimi przyrządami, które
są nieporęczne do użycia np. w instalacjach przemysłowych,

przyrządy bardzo dokładne są często kłopotliwe w obsłudze – ma to duże
znaczenie, gdy pomiary muszą być wykonywane szybko.

2. Dobrać odpowiednio manometr do rodzaju mierzonego gazu lub cieczy:

a) manometr posiadający części wykonane z miedzi lub jej stopów, nie może mierzyć

ciśnienia acetylenu.

b) tlen nie może stykać się z tłuszczami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

c) jeżeli nie można zastosować manometru, który może współpracować z danym gazem

lub oparami cieczy, to należy zastosować wtedy odpowiedni „bezpiecznik
pośredniczący”. Przykład takiego bezpiecznika jest przedstawiony na rys. 25.

Rys. 25. Połączenie manometru ze źródłem ciśnienia za pośrednictwem „bezpiecznika”: 1 – zbiornik

bezpiecznika, 2 – przewód od manometru, 3 – pośrednia komora ciśnieniowa, 4 – obojętna
ciecz przenosząca ciśnienie, 5 – uszczelka, 6 – korpus bezpiecznika, 7 – końcówka łącząca
ze źródłem mierzonego ciśnienia, 8 – nakrętki, 9 – rurka, 10 – manometr [1, s. 177]

d) jeżeli mierzony gaz lub ciecz ma wysoką temperaturę, to należy zastosować podobny

do bezpiecznika izolator, który oddzieli od siebie środowiska o różnych stanach
skupienia lub niemogących się stykać ze względu na możliwość np. tworzenia
mieszanin żrących, wybuchowych itp.

3. Manometr musi być zainstalowany w taki sposób, aby jego podziałka (pole odczytowe)

było dobrze widoczne.

4. Manometr musi być poprawnie połączony ze źródłem ciśnienia (lub podciśnienia) –

niedopuszczalne są jakiekolwiek nieszczelności.
W czasie eksploatacji manometrów konieczne jest okresowe sprawdzenie ich stanu

technicznego i dokładności wskazań. Jest to spowodowane tym, że bardzo często manometry
mierzą  ciśnienie  gazu  w  zbiornikach,  które  grożą  wybuchem  w  przypadku  przekroczenia
ciśnienia granicznego. Jest bardzo ważne, aby to, co manometr wskazuje, było rzeczywistym
ciśnieniem. Sprawdzanie manometrów polega na kontrolowaniu poprawności ich wskazań na
stanowiskach pomiarowych. Przykładem takiego stanowiska  może przedstawione  na rys. 26.
W  zależności  od  rodzaju  użytej  sprężarki  (1)  można  będzie  osiągać  różne  ciśnienia
sprężanego  powietrza  i  badać  różne  rodzaje  manometrów.  Sprężane  powietrze  gromadzone
jest  w  zbiorniku  wyrównawczym  (2),  który  wyposażony  jest  w  zawór  bezpieczeństwa.  Ze
zbiornika  wyrównawczego  powietrze  przepływa  (przewodem  powietrznym)  do  kolektora
rozdzielającego (17), do którego podłączony jest drugi zawór bezpieczeństwa (16) oraz zawór
spustowy  (18).  Z  kolektora  powietrze  przepływa  do reduktora  (15)  i  po obniżeniu ciśnienia,
przez  zawór  (14),  przepływa  dalej  do  drugiego  kolektora  rozdzielającego.  Jako  manometr
wzorcowy  zastosowany  jest  tutaj  manometr  obciążnikowo–tłokowy  (3).  Manometr  ten  jest
podłączony  do  reszty  instalacji  ciśnieniowej  za  pośrednictwem  zbiornika  separującego  (8).
Drugi kolektor  rozdzielający  ma  przewody z króćcami połączeniowymi, przeznaczonymi do
podłączania  badanych  manometrów.  Każdy  ze  wspomnianych  przewodów  wyposażony  jest
w zawór  odcinający  (10,  11,  12,  13).  W  układzie  zastosowano  manometr  kontrolny  (4)
podłączony  poprzez  przewód  z  zaworem  (10).  Badane  manometry  to:  piezoelektryczny
scalony czujnik ciśnienia (5), manometr z rurką Bourdona (6) oraz manometr mieszkowy (7).
Jeżeli  do  króćców  pomiarowych  podłączone  zostaną  manometry  i  czujnik  o  różnych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zakresach pomiarowych, to niemożliwe jest równoczesne badanie ich wszystkich. Należy
wtedy najpierw badać manometry o niższych ciśnieniach, a po ich sprawdzeniu zamknąć
zawory odcinające. Później można badać manometry o większych zakresach pomiarowych.

Rys. 26. Schemat stanowiska do badania manometrów: 1 – sprężarka powietrza, 2 – zbiornik

wyrównawczy, 3 – manometr obciążnikowo–tłokowy, 4 – manometr kontrolny,
5 – półprzewodnikowy czujnik ciśnienia, 6 – sprawdzany manometr z rurką Bourdona,
7 – badany manometr mieszkowy, 8 – zbiornik separujący, 9, 18, 19 – zawory
spustowe, 10, 11, 12, 13, 14 – zawory „odcinające”, 15 – reduktor ciśnienia, 16 – zawór
bezpieczeństwa, 17 – kolektor [16, s. 7]

Manometry można też badać pojedynczo i dopasować ciśnienie w lewym kolektorze

rozprowadzającym  do  pożądanej  wielkości  za  pomocą  reduktora  (15)  i  zaworu  spustowego
(19).  Podczas  badania  scalonego  czujnika  ciśnienia  (5)  musi  być  on  zasilany  odpowiednim
napięciem prądu  stałego  (U

zaś

– dla rodziny MPX... napięcie to ma najczęściej wartość 3V).

Na woltomierzu (mV) odczytywane są napięcia odpowiadające sprawdzanym ciśnieniom.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie znasz rodzaje manometrów prężnych?
2.  Jakie są podstawowe elementy manometru z rurką Bourdona?
3.  Jaka jest zasada działania manometru z rurką Bourdona?
4.  Jakie elementy wchodzące w skład manometru przeponowego?
5.  Jaka jest budowa manometru mieszkowego?
6.  Jaka jest zasada działania scalonego manometru piezoelektrycznego?
7.  Jakie są zasady wyboru manometru przy pomiarach ciśnienia?
8.  Do czego jest stosowany bezpiecznik przy podłączaniu manometru?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Podłącz manometr z rurką Bourdona do sprężarki powietrza i sprawdź jego działanie

podczas pomiaru różnych ciśnień.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sprawdzić czy zbiornik sprężarki jest pusty, a jeżeli nie, to należy otworzyć zawór

wylotowy (po opróżnieniu zbiornika zamknąć go),

2) podłączyć manometr z rurką Bourdona do przewodu ciśnieniowego, a przewód podłączyć

do króćca wylotowego sprężarki,

3) włączyć silnik sprężarki i obserwować kształt rurki Bourdona oraz wskazówkę

manometru.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

sprężarka powietrza z regulatorem ciśnienia wyjściowego,

–

elastyczny ciśnieniowy przewód powietrzny,

–

manometr z rurką Bourdona z przezroczystą obudową (lub ze skalą wykonaną
z przezroczystego materiału).

Ćwiczenie 2

Podłącz manometr mieszkowy do sprężarki powietrza i sprawdź jego działanie podczas

pomiaru różnych ciśnień.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sprawdzić czy zbiornik sprężarki jest pusty, a jeżeli nie, to trzeba otworzyć zawór

wylotowy (po opróżnieniu zbiornika zamknąć go),

2)  podłączyć manometr z mieszkiem sprężystym do przewodu ciśnieniowego,
3)  podłączyć przewód elastyczny do króćca wylotowego zbiornika sprężarki,
4)  włączyć silnik sprężarki i obserwować mieszek i wskazówkę manometru.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

sprężarka powietrza z regulatorem ciśnienia wyjściowego,

–

elastyczny ciśnieniowy przewód powietrzny,

–

manometr z mieszkiem sprężystym z przezroczystą obudową (lub z oknem do obserwacji
mechanizmu).

Ćwiczenie 3

Wykonaj pomiar ciśnienia czujnikiem piezoelektrycznym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) podłączyć piezoelektryczny czujnik ciśnienia do kolektora powietrznego,
2) podłączyć zasilanie do zacisków elektrycznych czujnika MPX... oraz zaciski pomiarowe

do woltomierza zgodnie z rysunkiem do ćwiczenia 3,

3)  otworzyć zawór do sprawdzanego czujnika,
4)  zmierzyć napięcie wyjściowe czujnika,
5)  ustawić reduktorem ciśnienie w kolektorze i odczytać dla niego wartość napięcia,
6)  powtórzyć czynności pomiarowe dla innych wartości ciśnienia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 3. Schemat stanowiska do badania manometrów: 1–sprężarka powietrza, 2 – zbiornik

wyrównawczy, 3 – manometr obciążnikowo – tłokowy, 4 – manometr kontrolny,
5  –  półprzewodnikowy  czujnik  ciśnienia,  6  –  sprawdzany  manometr  z  rurką
Bourdona,  7  –  badany  manometr  mieszkowy,  8–zbiornik  separujący,  9,  18,  19  –
zawory  spustowe,  10,  11,  12,  13,  14  –  zawory  „odcinające”,  15  –  reduktor
ciśnienia, 16–zawór bezpieczeństwa, 17 – kolektor [11, s. 7].

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

sprężarka powietrza z regulatorem ciśnienia wyjściowego,

–

elastyczny ciśnieniowy przewód powietrzny,

–

kolektor powietrzny z reduktorem i manometrem wzorcowym,

–

piezoelektryczny czujnik ciśnienia,

–

regulowany zasilacz laboratoryjny prądu stałego,

–

woltomierz z przewodami elektrycznymi,

–

zestaw kluczy.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić, co to jest manometr?



wymienić rodzaje manometrów?



przedstawić budowę manometru z rurką Bourdona?



wyjaśnić działanie manometru z rurką Bourdona?



wyjaśnić budowę manometru z mieszkiem sprężystym?



wyjaśnić działanie manometru mieszkowego?



wyjaśnić budowę i ogólne działanie piezoelektrycznego
czujnika ciśnienia?



wykonać

czynności

sprawdzenia

manometrów

mieszkowych, z rurką Bourdona, piezoelektrycznych lub
tensometrycznych?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Rejestratory

4.3.1. Materiał nauczania

Rejestrator to urządzenie, które samoczynnie zapisuje wyniki różnych pomiarów,

na przesuwającym  się  nośniku,  za  pomocą  urządzenia  piszącego.  Nośniki  mogą  być  bardzo
różne. Może być nim taśma papierowa, fotograficzna lub magnetyczna. Ostatnio jako nośniki
rejestrowanych wielkości używane są dyski twarde, płyty CD–R lub DVD–R, a także pamięć
nielotna  tzw.  typu  „flashROM”.  Rejestratory  mogą  dokonywać  zapisów  ciągłych  lub
punktowych  (określanych  niekiedy  zapisem  cyfrowym,  co  nie  jest  równoznaczne).  Zapis
ciągły dokonywany jest na taśmie papierowej, filmowej lub magnetycznej. Zapis na dyskietce
(lub  innym  nośniku  magnetycznym),  dysku  twardym,  płytach  CD–R,  DVD–R  lub  pamięci
flash,  nie  jest  zapisem  ciągłym,  mimo  że  może  zapisywać  zdarzenia  z  jakością  telewizji
HDTV.  Dlatego  też  można  go  określić  jako  rejestrację  punktową.  Wszelkie  rejestratory
można podzielić na mechaniczne, elektromechaniczne i elektroniczne.

Rejestrator ciągły – jednym z rejestratorów mechanicznych jest rejestrator do zapisu

ciągłego na taśmach papierowych. Na rys. 27 przedstawiono rejestrator, którego zadaniem
jest rejestracja różnicy ciśnień doprowadzonych przewodami ciśnieniowymi.

Rys. 27. Rejestrator ciągły mechaniczny: 1 – pierścień uchylny (element pomiarowy), 2 – karetka,

3 – organ piszący, 4 – prowadnica karetki, 5 – zbiorniczek atramentu, 6 – silnik synchroniczny,
7 – bęben zębaty przesuwu taśmy, 8 – bęben zwijający taśmę, 9 – sprzęgło cierne, 10 – krzywka,
11 – wskaźnik, 12 – podziałka, 13 – rolka z czystą taśmą [1, s. 332]

Różnica doprowadzonych ciśnień powoduje wychylenie się wskazówki (11) o kąt

proporcjonalny  do  wielkości  tej  różnicy.  Wskazówka  sprzężona  jest  z  „pisakiem”  (3),  który
pozostawia  ślad  na  przesuwającym  się  bardzo  powoli  się  papierze.  Do  pisaka  atrament
dopływa  ze  zbiorniczka  (5).  Taśma  papierowa  jest  przesuwana  z odpowiednią  prędkością
przez  zębaty  bęben  napędu  taśmy  (7),  odwijając  się  z  rolki  (13)  i nawijając  na  bęben
odbiorczy (8). Bęben (7) napędzany jest przez przekładnię zębatą za pośrednictwem sprzęgła
ciernego (9). Koła przekładni wprawia w ruch synchroniczny silniczek elektryczny (6).

Rejestrator ten zapisuje wyniki pomiarów na taśmie papierowej, ale istnieją wersje

rejestratorów,  które  mogą  to  robić  na  papierze  o  innym  kształcie,  np.  na  okrągłej  tarczy  –
podobnie  jak  jest  to  rozwiązane  w  tzw.  tachometrach  drogowych,  które  zapisują  mierzoną
prędkość  pojazdu  na  krążku  papierowym,  notują  czas  pracy  kierowców  samochodów
ciężarowych  (rys.  28).  Równomierną  prędkość  przesuwu  taśmy  zapewnia  elektryczny  silnik

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

synchroniczny, którego jedną z cech charakterystycznych jest stała prędkość obrotowa
wirnika (silnik taki wymaga zasilania zmiennym prądem elektrycznym o stałej
częstotliwości).

Rys. 28. Przykład rejestracji na tarczy okrągłej [1, s. 332]

Przedstawionym sposobem można rejestrowane też inne wielkości – nie tylko ciśnienie.

Jednak przy rejestracji wielkości elektrycznych, o małych wartościach napięcia lub prądu,
mogą wystąpić zbyt duże opory mechaniczne (tarcia między pisakiem i papierem). Aby
uniknąć pojawiających się w takim przypadku błędów, skonstruowano rejestrator punktowy.

Rejestrator punktowy jest to taki przyrząd rejestrujący, w którym zapisywane są tylko

wartości chwilowe występujące w określonych odstępach czasu. Pisak nie styka się
z papierem cały czas, więc nie występuje tarcie, które utrudniałoby przesuwanie go.

Rys. 29. Rejestrator punktowy z ruchomym kabłąkiem:

1 – „igła” (drukuje kropki), 2 – krzywka
sterująca kabłąkiem, 3 – ramię z igłą
zawieszone

elastycznie,

–

kabłąk

dociskowy, 5 – wałek obrotowy zawieszenia
elastycznego ramienia, 6 – taśma barwiąca
[1, s. 333]

Rys. 30. Rejestrator kompensacyjny: 1, 2 – zespół

dwóch

styków,

3–

wałek

sygnału

wejściowego, 4 – silnik, 5 – dźwignia
z pisakiem. 17, s. 334]

W rejestratorze (rys. 29) końcówka ramienia, do której przymocowany jest pisak,

spełniająca  rolę  wskazówki,  nie  jest  oparta  na  papierze  (jest  „w  powietrzu”),  nie  stwarza
żadnych oporów tarcia (poza krótkimi momentami, kiedy jest dociskana do papieru). Można
takim  rejestratorem  zapisywać  wielkości  elektryczne,  w  których  sygnały  często  mają
niewielkie  napięcia.  Ramię  jest  przesuwane  małymi  i  delikatnymi  mechanizmami
napędowymi  w  odpowiednie  miejsce  (wynikające  z  momentu  obrotowego).  Co  określony
czas  (ustalony  przez  konstruktora)  obracająca  się  krzywka  (2)  powoduje,  że  kabłąk  (4)
w odpowiednich momentach „dociska igłę” poprzez taśmę barwiącą do papieru, robiąc w tym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

miejscu  kropkę.  Można  go  również  wykorzystać  w ten  sposób,  że  ten  sam  organ  „piszący”
jest  okresowo  przełączany  do  wyjść  różnych  kanałów  pomiarowych  (z przestawianiem
położenia  zerowego  w  inne  miejsce,  dla  każdego  z  zapisywanych  kanałów)  i  zapisuje
przebiegi  różnych  kanałów  na  tej  samej  taśmie  papierowej.  Rejestrator  ten  ma  też  wady  –
jedną  z  nich  jest  to,  że  wielkość  zapisywana  nie  jest  rejestrowana  ciągle,  więc  jeżeli  poza
czasem przeznaczonym  na zapis, wielkość zmieni gwałtownie  na chwilę swą wartość, to ten
„pik” nie zostanie zarejestrowany – będzie stracony.

Rejestratory kompensacyjne, to takie, w których wielkość mierzona nie jest bezpośrednio

doprowadzona  do  organu  rejestrującego.  Jest  ona  najpierw  przekazana  do układu
kompensacyjnego,  a  dopiero  później,  po  przetworzeniu  go,  do  organu  rejestrującego.
Przykład  takiego  rejestratora  przedstawiony  jest  na  rys.  30.  W  rejestratorze  tym  sygnał
wejściowy  zamieniany  na  moment  obrotowy  o  małej  wartości,  który  obraca  wałkiem  (3)
powodując wychylenie środkowego styku elektrycznego i  zwarcie go ze stykiem (1)  lub (2).
W zależności od tego, z którym stykiem zostanie on połączony, to układ elektroniczny włączy
zasilanie silnik elektryczny (4) na obroty prawe lub lewe (zależnie od tego, które styki zostały
zwarte).  Silnik  obracając  się  napędza  przekładnię  ślimakową,  która  obraca  dźwignię  (5)
i równocześnie  z  nią  styki  (1)  i  (2),  które  są  z  nią  połączone.  Dźwignia  ta  przesuwana  jest
przez pracujący silnik tak długo, aż nie nastąpi rozwarcie styków (1) i (2). Rozwarcie styków
odcina  dopływ  sygnału  do  układu  elektronicznego,  więc  wyłącza  on  zasilanie  silnika
elektrycznego,  więc  wskazówka  z  pisakiem  zatrzymuje  się.  Rejestratory  te  są  dokładne,  ale
nadają  się  one  tylko  do  rejestracji  przebiegów  wolnozmiennych.  Wynika  to z tego,  że
przesuwanie dźwigni z pisakiem za pomocą silnika elektrycznego i przekładni jest obarczone
momentem  bezwładności  –  rozpędzanie  silnika  i  jego  hamowanie  trwa  zbyt  długo,  aby  ten
sposób stosować do przebiegów szybkozmiennych.

Istnieje też grupa rejestratorów, w których funkcję nośnika zapisanej informacji pełni

błona  filmowa.  Wtedy  „pisakiem”  nanoszącym  informację  jest  promień  świetlny
(lub podczerwony).  Rejestratorami  korzystającymi  z  tego  nośnika  są  rejestratory
fotooptyczne.  Niewielka  masa  zwierciadełka  i  delikatnego  uzwojenia  połączonego  z  nim
tworzy układ o bardzo małym  momencie  bezwładności, co pozwala na bardzo szybkie ruchy
układu odchylającego  świetlną  wiązkę roboczą. Dzięki  temu  rejestratory  te  mogą  zapisywać
sygnały  szybkozmienne,  których  częstotliwość  może dochodzić  do  kilkuset  herców.  Metoda
ta  jest  jednak  kosztowna.  Sam  rejestrator,  ze  względu  na  dokładność  wykonania
oraz na konieczność  stosowania  układów  ochrony  przed  przypadkowymi  wibracjami,  jest
bardzo  drogi.  Ponadto  sam  proces  postępowania  z  nośnikami  zapisanej  informacji
i konieczność wywoływania filmów, dodatkowo podnosi koszty eksploatacji tego rejestratora.

Kolejnym sposobem rejestrowania danych jest zapis magnetyczny. Rejestrator

magnetyczny  zapisuje  doprowadzone  do niego  sygnały elektryczne,  zamienione  na wielkość
namagnesowania  nośnika  ferromagnetycznego.  Może  on  rejestrować  wielkości  elektryczne
jak  napięcie  i  natężenie  prądu,  a  także  wielkości  nieelektryczne  takie,  jak  np. ciśnienie  lub
temperatura,  ale  muszą  one  być  przekształcone  na  odpowiadające  im  proporcjonalne
wielkości  elektryczne  (napięcie  lub  prąd).  Przykładami  rejestratorów  magnetycznych  mogą
być  praktycznie  wszystkie  magnetofony  –  czasem  tylko  trzeba  dokonać  niedużej  zmiany
w ich układzie elektronicznym.

Rys. 31. Zapis magnetyczny: a) głowica magnetyczna, b) tworzenie pola magnetycznego

w szczelinie: 1 – rdzeń ferromagnetyczny, 2 – szczelina rdzenia, 3 – uzwojenie głowicy,
4 – warstwa ferromagnetyczna taśmy, 5 – elastyczne podłoże taśmy [1, s. 338]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rejestratory tego typu używane są często jako tzw. „czarne skrzynki”. Budowa takiej

skrzynki  jest  bardziej  skomplikowana  niż  magnetofonu  kasetowego,  ale  zasada  pracy  taka
sama.  Zapis  głowicą  magnetyczną  na  taśmie  magnetycznej  przedstawiony  jest  na  rys.  31.
Taśma  do  zapisu  magnetycznego  wykonana  jest  z  elastycznego  podłoża  (5)  poliestrowego
lub z  octanu  celulozy.  Podłoże  to  pokryte  jest  warstwą  ferromagnetyczną  (4)  z tlenków
żelaza,  (lub  chromu  itp.).  Warstwa  ta  jest  materiałem,  który  można  dość  „łatwo”
namagnesować.  Ta  warstwa  ma  „pamiętać”  zapisywane  dane.  Podczas  zapisywania  danych
przez  uzwojenie  głowicy  (3)  płynie  prąd elektryczny  (proporcjonalny  do  wartości  mierzonej
wielkości), wytwarzając w jej rdzeniu (1) pole magnetyczne o natężeniu proporcjonalnym do
natężenia prądu, a więc do wartości wielkości mierzonej. Pole to „wydostaje się na zewnątrz”
(poza  rdzeń  głowicy)  poprzez  szczelinę  (2)  w  rdzeniu.  Po  czole  głowicy  i wspomnianej
szczelinie  ślizga  się,  przesuwająca  się  taśma  magnetyczna  (rys.  31b).  Zmienne  pole
magnetyczne przed szczeliną „obejmuje” warstwę ferromagnetyczną taśmy (4), powodując jej
trwałe  namagnesowanie.  W  taki  sposób  można  rejestrować  wartości  różnych  sygnałów
elektrycznych  i  nieelektrycznych  przetransformowanych  na  wielkości  elektryczne,  zarówno
wolnozmiennych  jak  i  zmieniających  się  szybko  (zapisywane  sygnały  mogą  mieć
częstotliwość dochodzącą do kilku MHz).

W przedstawiony sposób można zapisywać tylko sygnał jednokanałowy. Jeżeli konieczne

jest  zapisywanie  wielu  sygnałów  (a taka  konieczność zachodzi  we  wspomnianych  wcześniej
„czarnych  skrzynkach”),  to  można  zastosować  sposób  z  rys.  32.  W  przedstawionym  tutaj
profesjonalnym  rejestratorze  zapis  jest  dokonywany  na  taśmie  magnetycznej  o  szerokości
35 mm  z perforacją  na  brzegach.  Taśma przesuwa się  przed  głowicą  (2)  ze  stałą  prędkością
(można ją ustawić w granicach od 10 do kilkuset mm/s).

Rys. 32.

Wielokanałowy rejestrator magnetyczny: 1 – taśma magnetyczna, 2 – głowica
wielościeżkowa, 3 – wzmacniacze sygnałów w kanałach [1, s. 339]

Głowica zastosowana w tym rejestratorze zbudowana jest z kilkunastu rdzeni (każdy

ze swoim  uzwojeniem).  Każda  taka  para – rdzeń  i  jego  uzwojenie  –  spełnia  funkcję  osobnej
głowicy  zapisującej  jeden  kanał.  Wszystkie  rdzenie  i  uzwojenia  połączone  są  w  jednej
obudowie,  dlatego  głowica  taka  nazywana  jest  tzw.  „głowicą  wielokanałową”.  Na  taśmie
magnetycznej każda głowica zapisuje swoje sygnału na swojej ścieżce, które ułożone są jedna
nad  drugą  na  całej  szerokości  głowicy  (z  wyjątkiem  perforacji).  Taśma  magnetyczna  jest
nośnikiem, który  mieści  bardzo dużo danych, a ponadto po  ich wykorzystaniu  może  być ten
nośnik  wykorzystany  ponownie,  ponieważ  pozwala  na  wielokrotne  przemagnesowywanie,
czego nie można zrobić z taśmą papierową.

Obsługa rejestratorów

Rejestratory najczęściej montowane są w tablicach kontrolnych zawierających różne

przyrządy pomiarowe, elementy regulacyjne itp. Rejestrator punktowy Feutron PT 100

Ω

jest

urządzeniem przeznaczonym do zapisu trzech wielkości: wilgotności oraz dwóch temperatur,
przekazywanych mu jako wielkości elektryczne. Jest on przedstawiony na rys. 33. Rejestrator
taki należy zamontować w przewidzianym do tego miejscu, podłączyć do niego zasilanie –

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

najczęściej z sieci przemysłowej (230 V). Następnie należy podłączyć czujniki pomiarowe do
wejść  (We1,  We2,  We3;  od  góry:  wilgotności,  termometru  i  termometru  „suchego),  a także
zasilania napięciem stałym (biegun „+” do zacisku „+6 V”, a biegun „–” do lewych zacisków
wejść  pomiarowych).  Następnie  należy  założyć  papier  na  miejsce  rolki podającej.  Przełożyć
go  przez  rolki  ciągnące  (z  zębami  prowadzącymi)  oraz  prowadnice  papieru  i  założyć
poprawnie  na  rolkę  nawijającą.  Następnie  należy  wsunąć  mechanizm  przesuwu  papieru  do
środka.  Włączyć  zasilanie  rejestratora  oraz  odblokować  mechanizm  zapisu.  Mechanizm
zacznie swoją pracę rejestrując trzy parametry na taśmie papierowej.

Rys. 33.

Rejestrator punktowy Feutron Pt 100

Ω

: a) panel przedni, b) zaciski

przyłączeniowe z tyłu [opracowanie własne]

Przy rejestratorach tego typu muszą być okresowo wykonywane czynności obsługowe.

Należy do nich m.in. wymiana papieru, który należy wymieniać tylko na wyrób odpowiedniej
jakość:  suchy,  czysty  i  nieuszkodzony  (nie  pogięty,  poprzerywany  itp.).  Papier  należy
zakładać  bardzo  starannie,  aby  przesuwał  się  on  w  swoich  prowadnicach  bez  zacięć.
Okresowo  musi  być  regulowane  sprzęgło  cierne  napędu  rolki  nawijającej,  ponieważ od  jego
ustawienia  zależy  czy  mechanizm  rwie  perforację  (tarcze  sprzęgła  za mocno  dociśnięte  –
ciągnie  ono  zbyt  mocno)  lub  papier  na  rolce  nawijającej  jest  zbyt  luźny  („niedociągnięte”
sprzęgło). W tym rejestratorze jest taśma barwiąca, więc co określony okres należy wymienić
ją  na  nową.  W  rejestratorach  „piszących”  pisak  musi  być  przemywany  letnią  wodą  (lub
alkoholem etylowym  –  denaturat  zostawia niepożądane  osady)  oraz  należy  uzupełniać zapas
atramentu (jeśli atrament jest w zbiorniczku, z którego jest on doprowadzany do pisaka rurką
włoskowatą, to najczęściej wystarcza uzupełnianie go raz w miesiącu). Mechanizmy ruchome
(przekładnie,  łożyska,  prowadnice  itp.)  należy  okresowo  czyścić  (np.  suchym  i  czystym
sprężonym powietrzem, ale o niezbyt dużym ciśnieniu, albo środkami w sprayu), a następnie
nasmarować  (łożyska  i  przekładnie)  niewielką  ilością  oleju  do  mechanizmów  precyzyjnych.
Potencjometry  pomiarowe  należy  czyścić  tylko  w  taki  sposób  jak  zaleca  to  producent
regulatora  (na  pewno  nie  można  używać  do  tego  spirytusu  denaturowanego,  ani  benzyny
lakowej – zostawiają osady, które zmieniają ich rezystancję).

Rys. 34. Rejestrator typu MPI–G (prod. Metronic): a) widok ogólny, b) ścianka tylna z gniazdami

do podłączenia rejestrowanych sygnałów [Metronic: MPI–G Wielokanałowy Rejestrator
Elektroniczny – Karta katalogowa, Metronic, Kraków 2007, www.metronic.pl, s. 1, 6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przedstawione typy rejestratorów są w użyciu w wielu zakładach produkcyjnych

i instytucjach.  Odpowiednio  konserwowane,  pracują  i  pracować  będą  niezawodnie  jeszcze
wiele lat. Dziś nowo projektowane i konstruowane rejestratory zastępują większość urządzeń
mechanicznych  (szybko  zużywających  się)  przez  rejestratory  elektroniczne,  których
konstrukcja  wykorzystuje  technikę  cyfrową  i  cyfrową  rejestrację  danych.  Na  rys.  34
przedstawiono rejestrator MPI–G, będący przykładem elektronicznego rejestratora cyfrowego
rodzimej produkcji. Charakteryzują go następujące właściwości:
a)  ma 16 lub 8 wejść analogowych (w zależności od zamówionej wersji):

—

do których można podłączyć czujniki temperatury RTD (typu Pt–100, Ni–100 itp.),

TC (różnych typów),

—

które można użyć do pomiaru innych wielkości w standardzie pętli prądowej

4÷20 mA lub 0–20 mA,

—

które można użyć do pomiaru rezystancji w zakresie 0÷4000

Ω

, przy napięciach

w zakresie –120 mV ÷ +120 mV,

b)  ma 4 wejścia dwustanowe z możliwością pomiaru częstotliwości na dwóch wybranych,
c)  ma 8 wyjść do włączania alarmów,
d)  rejestrowane  sygnały  i  wszystkie  komunikaty  sygnalizuje  na  graficznym  wyświetlaczu

LCD z podświetlaniem,

e) rejestracja wyników pomiarów przeprowadzana jest na wymienialnych kartach pamięci

flash MMC o pojemności 128 lub 512 MB,

f) ma port RS–485 obsługujący protokoły ASCII i Modus RTU do komunikacji

z komputerem nadrzędnym,

g) wyposażony jest w oprogramowanie do współpracy z komputerem typu IBM–PC

i obróbki danych pomiarowych oraz ich wizualizacji różnymi sposobami.

O możliwościach samego rejestratora świadczy bogactwo sposobów przedstawiania

danych na jego ekranie, co ilustruje rys. 35.

Rys. 35.

Ekran  LCD  rejestratora  MPI–G  wyświetlający:  a)  cyfrowo  temperaturę,  b)  wykres
zmian  temperatury,  c)  temperaturę  wskaźnikiem  paskowym,  d)  temp.  maksymalną,
minimalną i średnią (od ostatniego zerowania), e) przepływ wody cyfrowo i jej zużycie,
f)  temp.  otoczenia  (wskaźnikiem  liniowym  wartości  min.,  max.  i  śred.),  g)  lista
wyników  pomiarów  z  16–u  wejść  pomiarowych,  h)  wyniki  pomiarów  z  16–u  wejść
w postaci  histogramu,  i)  wyniki  pomiarów  zapisanych  w archiwum,  j)  wykres  zmian
temperatury  (ustawienie  pomiaru  co  1  min.),  k)  lista  zapisów  temp.  otoczenie
z kolejnych  pomiarów,  l)  lista  dat  i  czasów  zarejestrowanych  zdarzeń,  m)  ustawianie
progów  alarmowych,  n)  obraz  stanu  wyjść  przekaźnikowo–alarmowych.  [Metronic:
MPI–G  Wielokanałowy  Rejestrator  Elektroniczny  –  Karta  katalogowa,  Metronic,
Kraków 2007, www.metronic.pl, s. 1, 2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rejestrator przeznaczony jest do:

a) wielopunktowych pomiarów temperatury oraz innych wielkości fizycznych z lokalnym

wyświetlaniem wyników,

b) transmisji mierzonych danych do komputera nadrzędnego (typu IBM–PC) lub

sterującego jego pracą,

c) rejestracji wyników pomiarów z prostym sterowaniem i sygnalizacją alarmową,
d) zabudowy w szafach (lub pulpitach) pomiarowych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie znasz rodzaje współcześnie używanych rejestratorów?
2.  Jak działa rejestrator ciągły mechaniczny?
3.  Jak działa rejestrator punktowy?
4.  Jak działa rejestrator kompensacyjny?
5.  Jak działa rejestrator magnetyczny?
6.  Jakie  są  czynności  obsługowe  wykonywane  przy  rejestratorach  mechanicznych

zapisujących na taśmie papierowej?

7. W jaki sposób sprawdzenia się działanie rejestratora typu Feutron Pt 100

Ω

8. Jakie są podstawowe cechy współczesnych rejestratorów elektronicznych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj rodzaj rejestratora.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  poddać oględzinom wzrokowym rejestrator wskazany przez nauczyciela,
2)  sprawdzić czy w rejestratorze jest układ prowadzenia taśmy papieru,
3)  sprawdzić czy jest w nim zawieszone elastycznie ramię i kabłąk stawiające kropki,
4)  sprawdzić rodzaj wejść (elektryczne, ciśnieniowe itp.),
5)  odczytać  z  tabliczki  znamionowej  typ  rejestratora  i  sprawdzić  jego  dokumentację

techniczną.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kilka rejestratorów różnych typów,

–

elementy wyposażenia rejestratorów,

–

instrukcje obsługi rejestratorów.

Ćwiczenie 2

Przeanalizuj czynności obsługowe rejestratorów mechanicznych i elektromechanicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wybrać wskazany przez nauczyciela rejestrator oraz zapoznaj się z jego dokumentacją

techniczną.

2) wybrać czujniki, które należy podłączyć do tego rejestratora,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3) podłączyć elementy symulujące czujniki (jeśli są one stosowane zamiast czujników) oraz

zasilanie,

4) założyć do rejestratora taśmę papierową i prawidłowo przeprowadzić ją przez mechanizm

prowadzenia taśmy,

5) włączyć zasilanie, uruchomić rejestrator oraz sprawdzić jego działanie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

rejestratory mechaniczne z instrukcjami obsługi,

–

czujniki pomiarowe ciśnienia, temperatury, siły itp. (w zależności od typu rejestratorów
na stanowisku),

–

materiały eksploatacyjne: papier w rolkach, atrament, tusz lub taśma barwiąca
(w zależności od potrzeb).

Ćwiczenie 3

Przedstaw sposób przygotowania do pracy rejestratora elektronicznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) omówić sposób podłączania ciśnienia, temperatury, ruchu itp. do rejestratora,
2) przedstawić sposoby ustawienia trybu pracy regulatora–z wykorzystaniem instrukcji dla

użytkownika,

3) omówić rodzaje stosowanych w rejestratorze nośników i sposób zapisu na nich

mierzonych danych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

rejestrator elektroniczny z instrukcją obsługi,

–

czujniki pomiarowe i alarmowe.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić, co to jest rejestrator?



określić rodzaje stosowanych rejestratorów?



wyjaśnić budowę i działanie rejestratora ciągłego?



przedstawić ogólną budowę i działanie rejestratora
punktowego?



przedstawić działanie rejestratora kompensacyjnego?



przedstawić sposób pracy rejestratora magnetycznego?



określić sposoby obsługi rejestratorów mechanicznych?



przygotować do pracy rejestrator ciągły i punktowy?



przygotować rejestrator elektroniczny do pracy?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Plotery

4.4.1. Materiał nauczania

Ploter jest komputerowym urządzeniem peryferyjnym, przeznaczonym do kreślenia

rysunków  wektorowych  na  powierzchniach  płaskich,  za  pomocą  specjalnego  pisaka
przesuwanego  we  współrzędnych  X–Y.  Głównym  przeznaczeniem  tego  urządzenia,  było
kreślenie  rysunków  technicznych,  które  powstały  podczas  prac  konstruktorskich
z wykorzystaniem  programów  wspomagania  projektowania  (CAD  –  ang.  Computer  Aided
Design).  W  trakcie  lat  korzystania  z  ploterów  następował  ciągły  rozwój  techniki
poligraficznej, a więc m.in. techniki drukowania – zarówno atramentowego, jak i laserowego.
Urządzenie, jakim ploter był pierwotnie, znacznie się zmieniło. Zamiast pisaka, zastosowano
w ploterze inne sposoby nanoszenia obrazów na papier – głowicę drukującą atramentem oraz
mechanizm druku laserowego. Współcześnie używane plotery można podzielić następująco:
a)  ze względu na sposób prowadzenia papieru:

—

ploter płaski,

—

ploter bębnowy,

b) ze względu na zastosowanie plotery:

—

nanoszące obraz na materiał: kreślący (X–Y), atramentowy, solwentowy, laserowy,

—

grawerujące,

—

tnące.

Ploter płaski jest to taki ploter, w którym papier (kalka techniczna, folia itp.) jest

rozłożony płasko na specjalnie do tego przeznaczonym pulpicie (stole, trzymaku itp.), a nad
nim przesuwa się głowica z urządzeniem nanoszącym obraz (lub też grawerującym albo
tnącym). Przykład takiego plotera przedstawia rys. 36. Na przedstawionej ilustracji ploter ten
nanosi symbole i napisy na płaskie powierzchnie wyprodukowanych elementów.

Rys. 36.

Ploter płaski typu MVPS–G3: a) wygląd, b) przykład pracy pisaka na powierzchni
płaskich wyrobów przemysłowych [Murrplastik, Ploter MVPS–G3 – ulotka
reklamowa, POLTECHNIK Sp. z o.o., Wrocław 2007, s. 1]

W ploterze bębnowym poprzeczka z przesuwaną wzdłuż niej głowicą jest zamocowana

nieruchomo nad osią bębna. Natomiast bęben, obracając się, przesuwa papier (lub kalkę
techniczną albo inne podłoże płaskie) nawinięty na nim i dociskany do niego rolkami. Takie
rozwiązanie pozwala uzyskiwać rysunki znacznej szerokości (rys. 37). Ploter typu bębnowego
wykonuje sześć podstawowych operacji: obrót bębna w przód, obrót bębna w tył, wózek
w lewo, wózek w prawo, pióro do góry, pióro w dół, a odpowiednie kombinacje pierwszych
czterech operacji pozwalają na wykonywanie ruchów pióra względem papieru, w kierunkach
osi X–Y oraz 45° od osi X oraz Y. Każdy inny kierunek rysowania otrzymywany jest poprzez

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

aproksymację, która polega na zastąpieniu linii prostej łamaną składającą się z odcinków
o długości jednego kroku i kierunku najbardziej zbliżonym do kierunku linii. Im kroki mają
mniejszą długość, tym dokładność rysunków jest większa – mają one większą rozdzielczość.

Rys. 37. Wielkoformatowy ploter bębnowy atramentowy [oprac. własne na podst. www.wikipedia.pl]

Ploter atramentowy, jest to urządzenie nie różniące się w swojej konstrukcji od drukarki

atramentowej  (z  wyjątkiem  swoich  rozmiarów),  służące  do  nanoszenia  na  papier  (lub  inny
nośnik)  zarówno  grafiki  wektorowej  jak  i  rastrowej  (rys.  38).  Ploter  ten  jest  atramentową
drukarką  wielkoformatową,  zapewniającą  wydruk  zarówno  rysunków  technicznych,  jak
i obrazów z fotograficzną dokładnością.

Rys. 38. Ploter bębnowy atramentowy HP Designjet 500/800 Series: 1 – włącznik zasilania,

2 – elektroniczne układy sterujące (z osłoną), 3 – układ druku i prowadzenia
nośnika (z osłoną), 4 – panel sterowania [opracowanie na podstawie
www.hp.compl]

Charakterystyka plotera HP Designjet 500/800 Series jest następująca:

a) technologia tworzenia obrazu: termiczny druk atramentem pigmentowym, z czterema

osobnymi kartridżami (czarny, błękitny, purpurowy, żółty),

b) jakość druku: rozdzielczość do 1200 x 600 dpi, minimalna grubość linii: 0,04 mm,

precyzja pozycjonowania linii: ±0,2%,

c) języki drukowania: HP–GL/2; HP–PCL3–GUI; w niektórych wersjach: przez dołączony

programowy procesor obrazu Adobe Postscript 3,

d) pamięć RAM: 32 MB (z możliwością rozszerzenia do 160MB),
e) rodzaj nośnika obrazu – wydruk jest możliwy na: papierze (zwykłym, Inkret, coated,

heavycoated, o wysokim połysku, lekko błyszczący, fotograficzny), folii (Clear film,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Matte film),

f) rozmiary nośników wydruków: arkusze pojedyncze: od A4 do A1 (maksymalny rozmiar

zależny jest od wersji plotera), arkusze nietypowe: od 210x 210 mm, do 1067x15240 mm
(dla HP DJ 500ps Plus), długość papieru z rolki: do 45,7m, szerokość papieru: do 61 cm
lub do 107 cm (w zależności od wersji plotera),

g) interfejsy: port równoległy Centronics zgodny z normą IEEE–1284 (ECP), port USB

(zgodny ze specyfikacją USB 2.0).
Przed przystąpieniem do wykonywania wydruków rysunków technicznych lub innych

obrazów, należy ploter odpowiednio połączyć do komputera sterującego nim i skonfigurować.
W tym celu trzeba:
a) zamontować nogi do plotera, urządzenia podtrzymania i podawania papieru oraz ustawić

w pozycji roboczej (zgodnie z instrukcją użytkownika),

b) podłączyć ploter do zasilania sieciowego (najlepiej poprzez tzw. zasilającą listwę

filtrująco–przeciwprzepięciową),

c) uruchomić komputer z zainstalowanym systemem operacyjnym (i pozostałym

oprogramowaniem typu CAD lub Desktop Publishing),

d) zainstalować sterownik plotera w systemie:

—

włożyć do czytnika CD/DVD–ROM płytę z oprogramowaniem,

—

wykonać polecenia instalacyjne pojawiające się na ekranie,

—

we wskazanym memencie podłączyć do plotera i do komputera kabel połączeniowy;

USB (wskazane) lub Centronics (możliwe, ale nie polecane),

—

wykonać pozostałe czynności instalacyjne (zgodnie z poleceniami na ekranie),

e) od tego momentu ploter i komputer do którego go podłączono są gotowy do pracy.

Wykonywanie

wydruków

schematów,

rysunków

technicznych

odbywa

się

z wykorzystaniem  języka  HP–GP/2,  natomiast  pozostałe  dokumenty  i  rysunki  tzw.
„bitmapowe”  z wykorzystaniem  HP–PCL3–GUI.  Wykonuje  się  to  tak  samo  jak  wydruk
każdego innego dokumentu na drukarce atramentowej, laserowej, czy innej. Oprócz ploterów
HP  są  one  produkowane  również  przez  inne  firmy  (np.  przez  Canon,  Epson,  Roland,  i in.).
Oprócz  drukowania  i  „kreślenia”  rysunków,  mogą  one wykonywać  jeszcze  inne  prace –  np.
nanosić

wydrukowane

rysunki

warstwy

zabezpieczające

przed

wpływami

atmosferycznymi,  blaknięciem  kolorów itp. Głowica  może  nanosić  te  warstwy, tylko wtedy,
gdy  zostanie  ona  skonstruowana  w  sposób  umożliwiający  takie  działanie.  Plotery  takie  są
stosowane  w  pracach  biur  projektowych,  geodezyjnych,  jak  również  w  poligrafii,  a  nawet
w pracach  biurowych.  Zdarzają  się  też  takie  urządzenia,  które  mogą  mieć  wymienianą
głowicę drukującą na głowicę tnącą albo mają równocześnie zamontowane obie głowice – są,
więc ploterami drukująco–tnącymi.

Ploter solwentowy drukuje grafiki za pomocą specjalnej rozpuszczalnikowej farby

solventowej,  opartej  na  cykloheksanolu.  Dzięki  temu  obraz  trwale  łączy  się  z  podłożem,
wnikając  w  jego  strukturę.  Wydruki  takie  są  odporne  na  promieniowanie  UV,  uszkodzenia
mechaniczne,  ścieranie,  zróżnicowane  warunki  atmosferyczne,  ekstremalne  różnice
temperatur. Dlatego też takie plotery stosowane są do wydruków na tablicach reklamowych,
samochodach, banerach, bilboardach, kasetonach, cityboardach, citylightach, flagach oraz do
wykonywania wydruków pełnokolorowych na plandekach samochodów z naczepami.

Ploter laserowy jest to drukarka laserowa. Praca jego polega na przyciąganiu się różnych

ładunków  elektrycznych  oraz  na  zjawiskach  zachodzących  pod  wpływem  światła
w elementach światłoczułych. Promień świetlny emitowany przez laser małej mocy, odbijany
za pomocą zespołu zwierciadeł, trafia na wcześniej naładowany światłoczuły bęben selenowy
(lub  inny).  Wiązka  lasera  punktowo  rozładowuje  powierzchnię  bębna  i  tworzy  obraz
drukowanej  strony.  Po  naświetleniu  jednej  linii  bęben  obraca  się.  Cząsteczki  tonera
zawierające  żelazo  są  przyciągane  do  tych  miejsc  bębna,  które odpowiadają  zadrukowanym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

punktom.  Jednocześnie  papier  ładowany  jest  ładunkiem  elektrycznym  przesuwając  się
w pobliżu  drutu  pod  napięciem,  który  elektryzuje  go.  Obrót  bębna  powoduje,  że  pokryte
tonerem  miejsca  stykają  się z powierzchnią papieru. Naładowany  papier  ma potencjał o tym
samym znaku, co bęben, lecz o większej wartości. Dzięki temu cząsteczki tonera są odrywane
od powierzchni bębna i osiadają na papierze. Zadrukowany papier jest przeciągany pomiędzy
wałkami  elementu  utrwalającego  (topią  one  żywicę  zawartą  w  tonerze  i  wprasowują  toner
w papier).  Proces  drukowania  kończy  się  rozładowaniem  bębna  i  usunięciem  resztek  tonera
z jego  powierzchni  oraz  rozładowaniem  zadrukowanego  arkusza  papieru.  Do  czyszczenia
bębna  używa  się  pompy  próżniowej  lub  listwy  czyszczącej.  Plotery  laserowe  są  szybkie,
pracują cicho i mogą być używane jako drukarki tekstowe wysokiej klasy. Są one jednak dość
drogie.

Rysunki techniczne wykonywane na niedużych formatach (A5, A4) w wersjach czarno

białych  mogą  być  drukowane  na  drukarkach  laserowych  –  nawet  tych  najmniejszych  –
domowych.  Mają  one  taką  rozdzielczość,  że  z  powodzeniem  się  do  tego  nadają.  Jedną
z takich  prostszych  drukarek,  którą  można  do  tego  wykorzystać,  jest  drukarka  domowa
HP LaserJet 1020. Jej podstawowe dane, to:
a)  rozdzielczość: 1200x600 dpi (1200x1200 z włączoną technologią Ret.),
b)  formaty wydruku: B5, A6, A5, A4,
c)  nośniki  wydruku:  papier  zwykły,  koperty,  folie do przeźroczy, kartony,  karty  pocztowe,

etykiety – dla drukarek laserowych,

d) przygotowanie wydruku: GUI – sterownik programowy w komputerze sterującym,
e) interfejsy: port USB (zgodny ze specyfikacją USB 2.0).

Ta drukarka laserowa przedstawiona jest na rys. 39.

Rys. 39. Drukarka HP LaserJet 1020 jako domowy ploter: a) widok z przodu, b) widok z tyłu:

1 – otwór szybkiego podawania, 2 – główny podajnik, 3 – pojemnik wyjściowy, 4 – włącznik
zasilania, 5 – gniazdo zasilania, 6 – port USB, 7 – drzwiczki kasety drukującej, 8 – podpórka
pojemnika wyjściowego [opracowanie własne]

Wykorzystanie drukarki jako plotera sprowadza się do włączenia jej, zainstalowania

sterowników dla systemu operacyjnego MS Windows (zgodnie z pojawiającymi się
poleceniami na ekranie). Wydruk przeprowadza się wydając polecenie wydruku z programu
typu CAD (lub podobnego) na ogólnych zasadach przyjętych w tym systemie.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Do jakich prac można zastosować ploter?
2.  Co różni poszczególne rodzaje ploterów?
3.  Jak działa ploter płaski?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.  Co charakteryzuje ploter bębnowy?
5.  Czym charakteryzuje się ploter atramentowy?
6.  Co charakteryzuje ploter laserowy?
7.  Jakie są czynności obsługowe wykonywane przy ploterze laserowym?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zainstaluj sterownik plotera w systemie MS Windows.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) podłączyć ploter do komputera, uruchomić komputer, system operacyjny MS Windows

i zalogować się jako administrator (lub na konto z uprawnieniami administratora),

2) włożyć do czytnika CD–ROM (lub DVD–ROM) płytę ze sterownikiem plotera,
3) wykonać wszystkie polecenie pojawiające się na ekranie komputera (np. podłączenia

plotera do portu USB, portu RS–232 itp., włączenia zasilania plotera, włożenia kartki
do plotera itp.),

4) wykonać testowy rysunek.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

komputer osobisty typu IBM–PC z zainstalowanym systemem operacyjnym
MS Windows,

–

ploter z pełnym wyposażeniem (sterowniki na płycie CD–ROM, kable połączeniowe
i zasilające,

–

papier do plotera.

Ćwiczenie 2

Przeanalizuj wykorzystanie drukarki laserowej jako plotera.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) uruchomić komputer osobisty typu IBM–PC i zalogować się do systemu,
2) uruchomić program typu CAD (lub inny pozwalający na wczytanie rysunku

technicznego),

3) wydać polecenie wydruku (najczęściej Ctrl–P lub klikając na ikonę wydruku, ale

bezpieczniejsza jest pierwsza opcja, bo często kliknięcie na ikonę uruchamia wydruk
natychmiastowy bez możliwości zmiany parametrów wydruku),

4) ustawić w otwartym oknie wydruku parametry wydruku (rozdzielczość, jakość wydruku

itp. w zależności od typu drukarki),

5) kliknąć w oknie wydruku na przycisku OK (lub DRUKUJ albo WYKONAJ–

w zależności od wersji sterownika).

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

komputer osobisty typu IBM–PC z zainstalowanym systemem operacyjnym MS–
Windows i programem CAD lub CorelDRAW i sterownikiem podłączonej drukarki
laserowej,

–

drukarka laserowa podłączoną do komputera,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

papier do drukarki.

Ćwiczenie 3

Przeanalizuj sposób wykonania rysunku na ploterze wielkoformatowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować instrukcję obsługi plotera np. serii HP DesignJet 500 (lub 800),
2) ustalić sposób podłączenia plotera np. serii HP DesignJet 500 (lub 800) do komputera

typu IBM–PC,

3) przedstawić sposób wykonania wydruku na papierze wielkoformatowym (w zależności

od typu plotera–do wielkości A1, A0),

4) przedstawić uzasadnienie potrzeby stosowania tak dużych ploterów,
5) zaprezentować korzyści płynące ze stosowania drukarki wielkoformatowej jako plotera.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

komputer z ploterem wielkoformatowym (lub dostępem do Internetu),

–

instrukcje obsługi ploterów wielkoformatowych.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić, co to jest ploter?



scharakteryzować rodzaje produkowanych i używanych
obecnie ploterów.



scharakteryzować

ogólną

budowę

plotera

atramentowego?



scharakteryzować

przygotowanie

plotera

wielkoformatowego do pracy?



wyjaśnić ogólną budowę plotera laserowego?



wyjaśnić sposób instalacji w systemie MS Windows
sterownika plotera?



wykonać wydruk rysunku technicznego na ploterze?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Wagi i kasy fiskalne

4.5.1. Materiał nauczania

Wagi klasyfikuje się ze względu na zasadę działania, dokładność lub zastosowanie. Ze

względu na zasadę działania wyodrębnić można: mechaniczne (odważnikowe, uchylne,
przesuwnikowe,

sprężynowe),

elektromechaniczne,

elektryczne,

radiacyjne.

Wagi

odważnikowe  są  stosowane  jako  wagi  różnorodnego  przeznaczenia  –  zarówno  jako  wagi
handlowe  (teraz  już  dość  rzadko),  jako  wagi  laboratoryjne  i  inne.  Zasadę  działania  wagi
dźwigniowej równoramiennej przedstawia rys. 40.

Rys. 40. Zasada działania wagi dźwigniowej równoramiennej [10, s. 447]

Dźwignia wagi jest umocowana na środku, w ten sposób, że ramiona l

i l

są równe.

W takich odległościach od środkowego punktu podparcia zawieszone są na belce szalki. Na
prawą szalkę działa siła

⋅

materiału ważonego. Ponieważ ramiona (l

i l

) są

równe, to w celu zrównoważenia na drugą szalkę muszą działać siłą

⋅

odważniki.

Zrównoważenie tej wagi powoduje, że suma masy odważników jest równa masie ważonego
materiału. Takie wagi są najczęściej używane w laboratoriach, (np. farmaceutycznych)
i nazywane są wagami dźwigniowymi laboratoryjnymi (taką wagę pokazano na rys. 41).

Rys. 41.

Dźwigniowa  waga laboratoryjna: 1 – kolumna z panewką noża, 2 – pokrętło podnoszenia
kolumny, 3 – podstawa wagi, 4 – belka wagi, 5 – osłona kolumny, 6 – zderzaki belki,
7 – wskazówka, 8 – podziałka wagi, 9 – ciężarek regulacji środka ciężkości belki, 10 – nóż
łożyskowania  belki,  11  –  pion,  12  –  nóżki  z  pokrętłami,  13  –  szalka  wagi,  14  –  nóż
zawieszenia szalki, 15 – panewka z hakiem zawieszenia szalki [1, s. 184]

Są precyzyjne i delikatne, więc potrzebna jest ochrona ruchomych elementów

zawieszenia takich jak noże i panewki noży. Z tego powodu w stanie spoczynkowym noże nie
opierają się w panewkach – pokrętło (2) znajduje się w stanie spoczynkowym powodując, że
osłona kolumny (5) wraz ze zderzakami (6) uniesiona jest do góry w takim stopniu, iż
podnosi belkę (4). Wtedy nóż (10) nie opiera się ostrzem w swojej panewce, ponieważ jest

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

uniesiony  w  górę.  W  takim  wypadku  łożysko  nożowe  jest  nieobciążone  (będąc  w  stanie
spoczynku) i jego ostrza nie zużywają się W większości wag laboratoryjnych jest mechanizm
odciążania  noży  i panewek  zawieszenia  szalek. Mechanizm  taki  uruchamiany  jest  pokrętłem
(2).  Ukryty  jest  on  pod  podstawą  (3).  Poprzez  wycięcia  w  podstawie,  unosząc  w  górę  dwie
okrągłe podpory, podnosi obie szale w górę tak, że również ich zawieszenia nie są obciążone.
Górna  granica  ważonych  mas  taką  wagą  wynosi  500g  z  dokładnością  nie  większą  niż  ok.
10mg.

Wagi przesuwnikowe są wagami dźwigniowymi. Nie są one jednak wagami

odważnikowymi. Waga ma przeciwciężar, ale jest on stały (niezmieniający się). Zmienne jest
jego położenie na ramieniu dźwigni X względem punktu podparcia O (osi obrotu). W ten
sposób jest zmieniana długość ramienia, na którym działa siła przeciwciężaru M (tzw.
„stałego odważnika”). Schematycznie waga taka przedstawiona jest na rys. 42.

Rys. 42. Schemat wagi dźwigniowej przesuwnej [1, s. 191]

Równowaga w każdej wadze dźwigniowej opiera się na założeniu równowagi sił

działających na oba ramiona, a więc zgodnie z tym, w przypadku tej wagi prawdziwa jest
zależność:

⋅

aby była równowaga to odległość X, powieszonego stałego ciężarka M, od punktu podparcia
O, powinna wynosić:

⋅

Można skonstruować wagę w ten sposób, że przeciwciężarek M przesuwa się wzdłuż

ramienia dźwigni, na której umieszczona jest podziałka z ciężarem ważonego materiału. Wagi
przesuwne mają szerokie zastosowanie ze względu na mało kłopotliwy sposób pomiaru. Ich
zasada konstruowania znalazła zastosowanie zarówno do produkcji przedstawionej na rys. 43
wagi kuchennej, jak i wagi lekarskiej, a także do pomiaru masy pojazdów itp.

Rys. 43. Waga przesuwna małej nośności: a) budowa wagi, b) schemat kinematyczny wagi.: 1 – szalka,

3 – prowadnica równoważnika „kg”, 4 – prowadnica równoważnika dokładnego, 5 – przesuwna
masa równoważąca zgrubna (co 0,5 kg), 6 – przesuwna masa równoważąca, 7 – podziałka
dokładna, 8 – łącznik, 9 – dźwignia, 10 – dźwignia pośrednia, 11, 12, 13 – dźwignie z łożyskami
nożowymi, 13 – łożyska nożowe, 14 – równoważnik kalibracji wagi [1, s. 192]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wagi  są różnorodne, poza przedstawionymi, jedną z nich  może być  np. waga uchylna, która
bardzo  często  była  używana  w  handlu.  Jednak  szybki  rozwój  elektroniki,  sensoryki,  a także
cyfrowej  techniki  mikroprocesorowej,  spowodował  bardzo  szybki  rozwój  innych  sposobów
pomiaru ciężaru. Jeżeli na przedmiot np. metalowy położyć jakikolwiek materiał to działa on
siłą  nacisku  na  to  ciało,  na  którym  spoczywa,  powodując  jego  minimalne  odkształcenia.
Odkształcenia  te  są  tak  małe,  że  nie  są  zauważalne  dla  ludzkiego  oka.  Tensometryczny
czujnik  odkształceń  (naklejony  na  przedmiot  w  odpowiednim  miejscu)  pozwala  zmierzyć
nieznaczne  zmiany  jego  kształtu  spowodowane  siłą  nacisku  ciała  spoczywającego  na
badanym  przedmiocie. Czujnik taki przedstawiony  jest na rys. 44a. Jest on cienką  metalową
ścieżką naniesioną na podłożu z folii.

Rys. 44. Tensometryczny czujnik siły nacisku: a) ścieżka rezystora czujnika nacisku i wydłużenia

(A≈1÷3mm), b) sposób montażu tensometru [13]:  1 – podłoże odkształcane (np. metal),
2  –  klej  wiążący,  3  –  podkładka  nośna  (folia  sprężysta),  4  –  ścieżki  rezystora,  5  –  pola
podłączenia  mostków  łączących,  c)  monolityczny  czujnik  siły  nacisku:  6,  8  –  sensory
ściskane,  7,  9  –  sensory  rozciągane,  d)  układ  mostkowy  połączenia  sensorów  czujnika
(R+

∆

R – rozciągane; R–

∆

R – ściskane) [opracowanie własne]

Przy pomiarze takim sposobem również musi wystąpić równowaga sił (jak w poprzednio

omawianych typach wag), ale w tym przypadku nacisk powoduje nieznaczną zmianę kształtu
korpusu  czujnika,  który  odkształca  się  tym  bardziej  im  większą  masę  się  na  niego  położy.
Tensometr  zwiększa  swoją  rezystancję  wraz  z  rozciąganiem  go,  spowodowanym  działającą
na  niego  siłą.  Budowa  przedstawiona  jest  na  rys.  44a  i  44b.  Na  pierwszym  jest  część
elektryczna pojedynczego sensora. Jej rozmiary są bardzo małe, a jednocześnie jest wykonana
w postaci  długiej  przewodzącej  ścieżki  (ułożonej  w kształcie  węża, aby  czujnik  nie  był  zbyt
długi),  która  podczas  działania  siły  rozciągającej  wydłuża  się  i  tym  samym  zwiększa  swoją
rezystancję, a przy ściskaniu rezystancja zmniejsza się. Rys. 44b przedstawia sposób montażu
tensometru do badanego podłoża (1): podkładka  nośna z  folii (3)  jest przyklejona klejem (2)
do  podłoża.  Rys.  44c  przedstawia  przykładową  budowę  czujnika  siły  ściskającej.
Do metalowego  korpusu  posiadającego  specjalne  koliste  przewężenie  przyklejone  są  cztery
tensometry  (6 i 8 – ściskane,  które  zmniejszają  rezystancję  oraz  7 i 9  –  rozciągane  –
zwiększające  rezystancję).  Tensometry  najczęściej  łączone  są  w  układ  mostka  Thomsona
(rys. 44d),  dzięki  czemu  uzyskuje  się  liniową charakterystykę  wyjściową  układu
pomiarowego U

=f(F

) (U

– napięcie wyjściowe, F

– siła działająca na tensometr).

Tensometryczne  czujniki  nacisku  mogą  być  różnorodnie  wykonane.  Jedne  są  tak  czułe,
że w oparciu  o  nie,  tworzyć  można  bardzo  dokładne  wagi,  o  czułościach  tak  dużych,
że stosowane  są  w  laboratoryjnych  wagach  elektronicznych,  których  górna  granica  zakresu
ważonych  mas  wynosi  5,  15  lub  30g.  Inne  mogą  mieć  tak  duże  zakresy  pomiarowe  (przy
mniejszej  czułości),  że  wykorzystując  je,  można  konstruować  wagi  o  dużych  wartościach
ważonych mas. W tym przypadku sięgać mogą one zakresów pozwalających ważyć np. masy
towarów przewożonych samochodami ciężarowymi (lub większe masy).

W zastosowaniach handlowych używane są teraz tylko wagi elektroniczne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ze sterowaniem mikroprocesorowym. Pozwalają one na współpracę wagi z elektroniczną kasą
fiskalną. Na rys. 45a przedstawiono przykładowy organ pomiarowy elektronicznej wagi
handlowej, który w różnych wersjach stosowany jest we wszystkich elektronicznych wagach
sklepowych. Na rys. 45b jest schemat blokowy takiej wagi.

Rys. 45. Waga elektroniczna z monolitycznym czujnikiem siły: a) organ pomiarowy, b) schemat

blokowy: 1 – zawieszenie czujnika, 2 – monolityczny przetwornik siły, 3 – podstawa blatu,
4 – wspornik podstawy blatu, 5 – podstawa organu pomiarowego, 6 – blat wagi, 7 – czujnik
tensometryczny, 8 – układ kontrolera przetwornika pomiarowego, 9 – wyświetlacz 3–polowy,
10 – wewnętrzna magistrala danych, 11 – układ kontrolera wyświetlacza, 12 – transmisja
szeregowa z portu RS232, 13 – klawiatura membranowa, 14 – układ kontrolera klawiatury,
15 – mikroprocesor z pamięcią i programem [opracowanie własne]

Przedstawiona waga (rys. 46a) wykonywana jest w trzech wersjach, które różnią się

zakresem maksymalnego ciężaru ważonego. W podstawowym wykonaniu waga ma zakres od
0  do  6kg  i  może  ważyć  w  dwóch  podzakresach  0÷3kg  z  dokładnością  1g  oraz  0–6kg
(dokładność  2g).  Waga  ta  zasilana  jest  z  ogólnodostępnej  sieci  przemysłowej.  Jej
podstawowymi  elementami  są:  obudowa,  poziomnica  (1),  szalka  jako  powierzchnia  robocza
(2),  wysięgnik  wyświetlacza  (3),  3–polowy  wyświetlacz  7–segmentowy  (4),  uchwyt
wysięgnika (5), membranowa klawiatura sterująca (6) i nóżki do wypoziomowania wagi (7).
Waga  jest  wyposażona  w  port  transmisji  szeregowej  RS232,  do  podłączenia  z  komputerem
nadrzędnym,  drukarką  lub  kasą  fiskalną.  Waga  powinna  pracować  na  stabilnym  płaskim
i poziomym  podłożu.  Jeżeli  blat,  na  którym  pracuje  nie  jest  idealnie  poziomy,  to
wypoziomowanie  wagi  można  w  pewnym  nieznacznym  zakresie  skorygować  za  pomocą
wkręcanych nóżek i poziomnicy (1).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 46.

Waga  elektroniczna  z  tensometrycznym  czujnikiem  rezystancyjnym:
a) wygląd wagi 1 – poziomnica, 2 – szalka wagi, 3 – wysięgnik,
4  –  wyświetlacz,  5  –  uchwyt  wysięgnika  6  –  klawiatura,  7  –  nóżki
regulacyjne,  b)  wyświetlacz  wagi  [opracowanie  własne na podstawie
www.cas–polska.com.pl]

Przed rozpoczęciem ważenia należy sprawdzić, czy waga jest wypoziomowana i jeśli

trzeba – skorygować  je.  Włączyć wtyczkę kabla zasilającego do gniazdka (230V,50Hz) oraz
włączyć  zasilanie  przyciskiem  „ON”  na  klawiaturze.  Następnie  należy  na  klawiaturze
wprowadzić cenę jednostkową towaru, a wartość ta pojawi się na dolnym polu wyświetlacza
(rys. 46b). Położyć towar na szalce wagi, a po krótkiej chwili na środkowym polu pojawi się
masa  towaru,  a  na  górnym  polu  wyliczona  przez  mikroprocesor  należność  do  zapłacenia.
Po zdjęciu  towaru  z  wagi  wszystkie  pola  wyświetlacza  zostają  automatycznie  wyzerowane.
Jeżeli  nie zostanie wprowadzona cena jednostkowa, to po „zważeniu” pojawi się tylko waga
na środkowym polu wyświetlacza.  Waga  ta  pozwala:  zważyć  towar  i  wyliczyć  należność  za
niego na podstawie  wprowadzonej ceny, ważyć z tzw. „tarowaniem” (ważenie  „wagi  netto”,
czyli  wagi  towaru  z pominięciem  wagi  opakowania),  sumować  koszty  zakupu  jednego
klienta,  przeprowadzić  transmisję  danych  do  drukarki  (poprzez  złącze  RS232)  w  celu
wydruku  paragonu,  ewidencjonować  dzienną  sprzedaż,  wykonać  transmisję  wszystkich
wykonanych operacji do komputera nadrzędnego sprzężonego z kasą fiskalną.

Podczas dokonywania transakcji sprzedaży – zakupu sprzedawca jest obowiązany

posiadać dowody przeprowadzonych transakcji. Nasz ustawodawca przewidział do tego
(podobnie jak i w innych krajach) tzw. kasy fiskalne. Jest to urządzenie rejestrujące dochody
ze sprzedaży detalicznej. Każda kasa fiskalna musi rejestrować wszystkie transakcje dzienne:
na drukarce albo w module fiskalnym. Jedną z wersji jest rejestrowanie z wykorzystaniem
drukarki, która najczęściej jest zintegrowana z samą kasą (rys. 47).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 47. Kasa fiskalna zintegrowana z drukarką [Kasa rejestrująca Datecs Maluch,

Instrukcja użytkownika, Wersja 1.0, Datecs Polska, Warszawa 2006, s. 6, 7]

W handlu używanych jest wiele typów kas fiskalnych. Wybrana kasa jest jedną

z prostszych, ma następujące cechy i pozwala m.in. na:
a)  pracę z zasilaniem sieciowym lub bateryjnym (praca mobilna),
b)  wydruk paragonu na drukarce termicznej (12 linii/s),
c)  pracę w temp: –10°C – +40°C,
d)  zgromadzić bazą pozycji w kasie: 999,
e)  wyświetlać w 2 wierszach po 16 znaków (LCD),
f)  poza  tym  wszystkie  standardowe  funkcje  kas  fiskalnych:  stawki  VAT;  różne  formy

płatności; rabaty i marże i inne.
Podstawowa obsługa tej kasy polega na:

a) włączaniu kasy:

−

wcisnąć klawisz ON i przytrzymać go przez minimum 3 s (pojawi się pozioma
kreska na wyświetlaczu),

−

wybrać jeden z dostępnych trybów pracy:
R – tryb rejestracji sprzedaży (każdy kasjer),
X – wykonywanie raportów bez ich kasowania (tylko ADIMIN),
Z

– raporty typu zerującego z kasowaniem danych (tylko ADIMIN),

– tryb programowania kasy (tylko ADIMIN),

b) wyłączanie kasy:

−

wylogować się z obsługi kasy (pojawi się pozioma kreska na wyświetlaczu),

−

poczekać 30 s (lub wcisnąć klawisz 0) – pojawi się komunikat [WYŁĄCZAM
KASĘ] i kasa się wyłączy.

Należy pamiętać, że tak jest w tym typie kasy – w innych kasach mogą być zupełnie inne

sposoby podstawowej obsługi. Do podstawowych czynności obsługowych należy wymiana
papieru w drukarce termicznej kasy. Sposób wymiany ilustruje rys. 48.

Kasy fiskalne wytwarzane są przez wielu producentów. Producent ma w swojej ofercie kilka

takich  urządzeń  i  w  kolejnych  dodaje  nowe  funkcje,  np.  wyposażając  klawiaturę  w dodatkowe
klawisze,  dlatego  czynności  obsługowe  różnych  typów  kas  mogą  się  różnić,  m.in.  klawiszami,
które należy nacisnąć. Zmieniając typ obsługiwanej kasy (a nawet zmieniając kasę na inny model
tego  samego  wytwórcy),  dokładnie  przeanalizować  instrukcję  dla użytkownika  i  przedstawione
w niej sposoby wykonania czynności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 48. Wymiana papieru w drukarce kasy fiskalnej [Kasa rejestrująca Datecs Maluch,

Instrukcja użytkownika, Wersja 1.0, Datecs Polska, Warszawa 2006, s. 8, 9, 10]

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak należy ważyć na wadze równoramiennej?
2.  Jak należy ważyć na wadze laboratoryjnej?
3.  Jak należy ważyć na wadze przesuwnej?
4.  Na jakie bodźce reaguje czujnik tensometryczny?
5.  Z jakich elementów blokowych jest zbudowana waga elektroniczna?
6.  Jak należy ważyć wagą elektroniczną?
7.  Jakie są wymagania dla współczesnej kasy fiskalnej?
8.  Jakie są możliwości pracy kasy fiskalnej?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj pomiar przedmiotów masy wagą laboratoryjną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  położyć na jednej szali wagi wskazany przez nauczyciela przedmiot,
2)  na drugą szalę położyć odważniki o łącznej masie zbliżonej do przewidywanego ciężaru,
3)  podnieść  pokrętłem  kolumnę  z  belką  i  zawieszonymi  na  niej  szalami  i  dokonać

sprawdzenia równowagi,

4) jeżeli przeważa mierzona masa, to dołożyć odważników na drugą szalę, a jeżeli

przeważają odważniki, to należy zdjąć odpowiednią ich ilość,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5) zsumować masy wszystkich odważników–jest to masa ważonego materiału.

Uwaga

Waga laboratoryjna jest bardzo delikatnym przyrządem–szczególnie delikatne są łożyska
nożowe. Dlatego też podczas nakładania na szalę wagi zarówno materiału, jak
i odważników kolumna musi być opuszczona, a belka spoczywać na zderzakach!

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

waga laboratoryjna,

–

komplet odważników,

–

materiału do ważenia.

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiar masy towaru sklepową wagą elektroniczną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sprawdzić wypoziomowanie wagi elektronicznej i ewentualnie skorygować je przez

regulację wysokości wkręcanych nóżek,

2)  włączyć zasilanie wagi (do sieci i przyciskiem ON),
3)  wprowadzić za pomocą klawiatury cenę jednostkową towaru,
4)  położyć na szali towar i odczytać z wyświetlacza wagę towaru oraz należność,
5)  pomiar  wykonać  również  dla  materiału  sypkiego  pakowanego  (ważenie  z  tzw.

„tarowaniem”) – pomiar wykonać wg opisu przedstawionego w instrukcji użytkownika.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

elektroniczna waga sklepowa,

–

instrukcja obsługi wagi,

–

różne materiały do pomiaru masy oraz opakowania dla materiałów sypkich.

Ćwiczenie 3

Wymień rolkę kontrolną w kasie fiskalnej oraz załóż rolkę z papierem do druku

paragonów w kasie fiskalnej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 3. Wymiana papieru w drukarce kasy fiskalnej [Kasa rejestrująca Datecs Maluch,

Instrukcja użytkownika, Wersja 1.0, Datecs Polska, Warszawa 2006, str. 8, 9, 10]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) otworzyć pokrywę drukarki kasy fiskalnej i dźwignię docisku papieru (rysunek do

ćwiczenia 3a),

2) wyciągnąć gilzy, na które nawinięty był papier oraz zdjąć szpulę z taśmą kontrolną

(przechowywaną przez 5–6 lat),

3) umieścić obie rolki w odpowiednich komorach drukarki tak, aby papier odwijał się od

spodu (rolki papieru termicznego mają szerokość 28 mm i długości 20 m),

4) rozwinąć obie rolki na długość ok. 15 cm oraz opuścić dźwignię docisku papieru,
5) odwinięty papier z prawej rolki przełożyć przez szczelinę w szpuli nawijającej i włożyć

ją na widełki,

6) zamknąć pokrywę drukarki, a wystający papier oderwać tak, jak odrywa się paragon.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kasa rejestrująca Datecs Maluch (lub inna),

–

instrukcja obsługi kasy fiskalnej,

–

papier termiczny w rolkach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić działanie wagi dźwigniowej?



przedstawić

sposób

pomiaru

masy

ciał

wagą

laboratoryjną?



scharakteryzować budowę wagi przesuwnej i pomiar
masy ciała z jej wykorzystaniem?



przedstawić określenie czujnika tensometrycznego siły?



scharakteryzować budowę i działanie monolitycznego
czujnika siły nacisku?



przedstawić budowę blokową elektronicznej wagi
sklepowej i podać przeznaczenie poszczególnych jej
bloków?



scharakteryzować

sposoby

pomiaru

masy

ciała

elektroniczną wagą sklepową?



przygotować do pracy kasę fiskalną?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Sprzęt gospodarstwa domowego

4.6.1. Materiał nauczania

Prace we współczesnym gospodarstwie domowym są w dość dużym zakresie

zmechanizowane.  Dotyczy  to  wszystkich  prac  domowych,  obejmujących  przygotowanie
posiłków,  przechowywanie  produktów  koniecznych  do  gotowania,  gotowanie,  sprzątanie
(zarówno  po  pracach  kuchennych,  jak  i  sprzątanie  pomieszczeń  z kurzu,  brudu  itp.),  pranie,
szycie itp.

Działanie odkurzacza wyjaśnia rys. 49.

Rys. 49. Odkurzacz – schemat zasady działania podstawowej wersji. 1 – końcówka węża elastycznego

– wlot powietrza z drobinami kurzu i brudu, 2 pokrywa „przednia”, 3 – worek na kurz
(z materiału), 4 – cząsteczki kurzu i brudu, 5 – przegroda, 6– wentylator odśrodkowy,
7 – silnik elektryczny, 8 – pokrywa tylna, 9 – wylot „czystego” powietrza [opracowanie
własne]

Szybkoobrotowy silnik elektryczny o stosunkowo dużej mocy (300–1000 W – nawet do

1800W)  napędza  wentylator  odśrodkowy,  który  zasysa  powietrze  z  lewej  części  obudowy
przez otwór w przegrodzie (5). Powietrze to może się tam (do komory) dostać tylko poprzez
otwór  w  przedniej  pokrywie  (1).  Ponieważ  do  tego  otworu  podłączony  jest  wąż  elastyczny
zakończony ssawką zbierającą przez silny strumień ssanego powietrza kurz, dostaje się on do
wnętrza  obudowy.  Powietrze  dalej  przepływa  przez  wentylator  (6)  i  wyrzucane  jest  na
zewnątrz przez otwór w tylnej pokrywie (9). Po drodze powietrze przepływa przez malutkie
otworki  w  tkaninie  worka  na  brud  (3).  Ponieważ  drobiny  kurzu  są  o  wiele  większe  niż
szczeliny w materiale, to pozostają one w worku osadzając się na jego ściankach (4). Obecnie
produkowane odkurzacze wyposażone w worki (papierowe lub z tkaniny) działają w oparciu
o przedstawioną zasadę.

Odkurzacz produkcji Zelmera „Wodnik” przedstawiony jest na rys. 50a, jest

odkurzaczem  „piorącym”,  to  znaczy,  że  oprócz  typowych  funkcji  czyszczących  przez
zbieranie  kurzu  i  brudu  w  specjalnym  pojemniku  („worku  na  śmieci”),  ma  możliwość
„prania” dywanów i wykładzin dywanowych. Odkurzacz ten może pracować w następujących
trybach pracy:
a)  praca tradycyjna – odkurzacz zbiera kurz w worku papierowym,
b)  praca  z  użyciem  filtra  wodnego  i  worka  papierowego  –  śmieci  są  zbierane  w  worku

papierowym, a pozostałe drobiny kurzu i roztocza zbierają się w wodzie,

c) praca z użyciem specjalnej przegrody filtracyjnej (przepuszcza powietrze, ale nie

przepuszcza wody) i filtra wodnego – wstępnie zanieczyszczenia zbierają się w zbiorniku
(jednak bez worka papierowego) zatrzymywane przez specjalną wkładkę filtracyjną,
a pozostały drobny kurz zatrzymywany jest przez filtr wodny,

d) praca z użyciem filtra wodnego i zwykłej wkładki filtracyjnej (podobnie jak poprzednio)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– nie ma separacji zbiornika od wody, więc śmieci w zbiorniku są wilgotne (lub mokre),

e) praca tylko z użyciem filtra wodnego – „grube” zanieczyszczenia zatrzymywane są

metodą bezwładnościową z zbiorniku, a drobniejsze zanieczyszczenia zatrzymuje filtr
wodny.

Rys. 50. Odkurzacz Zelmer Wodnik Trio: a) widok ogólny,] b) schemat instalacji elektrycznej: WT – wtyczka

sieciowa, ZP – zwijacz przewodu zasilającego, FPZ – filtr przeciwzakłóceniowy, LZ – listwa
zasilająca, WS – wyłącznik silnika wentylatora odśrodkowego, SWO – silnik wentylatora
odśrodkowego, WP – wyłącznik pompy wodnej z sygnalizacją, EPW – elektromagnes pompy wodnej
[Odkurzacz typ 619 Wodnik Trio – instrukcja obsługi, Zelmer S.A., Rzeszów 1999, s. 1]

Odkurzacz ten ma opcję „prania” dywanów. Pranie polega na wytwarzaniu piany

czyszczącej,  ułatwienia  jej  nanoszenia  na  czyszczoną  powierzchnie,  szorowaniu  szczotką
(ręcznie) i następnie usuwaniu piany z brudem poprzez odessanie ich. W urządzeniu tym jest
pompa  wodna,  która  tłoczy  wodę  zmieszaną  ze  środkiem  czyszcząco–pianotwórczym
elastycznymi  przewodami  ze  zbiornika  do  dyszy.  Elastyczna  rurka,  którą  płynie  ciecz,
prowadzona  jest  łącznie  z  wężem  ssącym  do  ssawki.  Przy  ssawce  ze  szczotką  znajduje  się
dysza.  Woda  wytryskując  z  tej  dyszy  pod  ciśnieniem tworzy  pianę  pokrywającą  dywan  (lub
wykładzinę),  włosy  szczotki  poruszanej  ręcznie  (jak  przy  sprzątaniu)  rozpuszczają  brud
i usuwają  go,  a ssawka  zbiera  brud  z  pianą  do  zbiornika  wodnego  odkurzacza.  Pompka
tłocząca  napędzana  elektromagnesem  nie  powinna  pracować  jałowo  –  bez  chłodzenia  jej
płynem,  może  ona  łatwo  ulec  zatarciu,  więc  włącznik  pompy  ma  sygnalizator  świetlny.
Schemat połączeń elektrycznych w takim urządzeniu przedstawiono na rys. 50b.

Pierwsze mechaniczne maszyny do szycia pojawiły się pod koniec XIX wieku.

Najbardziej  popularne  są  maszyny  szyjące  tzw.  ściegiem  stębnowym,  powstającym
z przeplotu  dwóch  nici  (tzw.  stębnówką)  lub  ściegiem  powstającym  z  zaplatania  jednej  nici
(overlock  –  najczęściej  jest  ich  więcej  –  minimum  dwie  nitki).  W „domowych  maszynach”
najczęściej  stosowanym  rodzajem  ściegu  jest  ścieg  stębnowy  zaplatany  z  dwóch  nici.  Ścieg
ten powstaje dzięki synchronicznemu współdziałaniu mechanizmów:  mechanizmu transportu
materiału  (rys.  51b  i  c),  z  mechanizmem  posuwisto–zwrotnym  poruszającym  igłę  z  nicią
(rys. 51a) i z mechanizmem chwytacza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 51. Praca igły i układu transportu tkaniny podczas szycia: 1 – górny materiał, 2 – dolny

materiał, 3 – igła, 4 – stopka dociskowa, 5 – pętelka górnej nitki, 6 – przenośnik
transportowy z ząbkami [15, s. 179]

Podczas pracy maszyny igła z przewleczoną przez jej ucho nicią (1) wykonuje ruchy

posuwisto  zwrotne.  Poruszając  się  w  dół  igła  wbija  się  w  materiał,  osiąga  dolny  punkt
zwrotny i następnie zaczyna poruszać się w górę tworząc jednocześnie pętlę z nitki górnej (5).
Transport  materiału  zapewnia  przenośnik transportowy  (6)  –  z  ząbkami.  Podczas  ruchu  igły
nad  materiałem  (rys.  52b)  przenośnik  (6)  jest  podniesiony  i  przesuwając  się  w  lewo  jego
ząbki  przesuwają  zszywane  materiały.  Gdy  igła  jest  wbita  w  materiał  (rys.  52a)  przenośnik
jest opuszczony, nie dotykając materiału, przesuwa się w prawo – cofa się do pozycji, z której
będzie  później  przesuwał  materiał.  Sposób  zaplatania  ściegu  przedstawia  rys. 52.  Aby  nie
zaciemniać rysunku nie ma na nim  igły i przenośnika przesuwającego materiały. Na rys. 52a
przedstawiona jest sytuacja, gdy igła wysuwa się już ze zszywanych materiałów (1 i 2) – nie
widać  jej  na  tym  rysunku,  ale  to  nie  znaczy,  że  jej  tam  nie  ma.  W  tym  momencie,  pod
materiałami pozostaje pętla (5) górnej nitki.

Rys. 52. Zaplatanie ściegu stębnowego: 1 – górny materiał, 2 – dolny materiał, 3 – górna

nitka ściegu, 4 – dolna nitka ściegu, 5 – pętelka górnej nitki, 6 – bębenek z dolną
nitką, 7 – chwytacz [15, s. 179]

Pętla ta jest chwytana przez wycięcie obracającego się w prawo chwytaka (7). Podczas

dalszego obrotu w prawo chwytaka (7) (rys. 52b) pętla górnej nitki (5) jest przeciągnięta tak,
że przechodzi poza oś obrotu bębenka (6). Chwytak obraca się aż do pozycji pokazanej  na
rys.  52c.  Od  tej  chwili  chwytak  zaczyna  się  cofać  (obracać  w  lewo),  a  niewidoczny  tutaj
podciągacz  górnej  nitki  wyciąga  ją  szybko  na  górę  poza  mechanizm  zaplatający.  Ponieważ
pętelka  przeszła  już  poza  połowę  obrotu  chwytaka  (7),  to  wyciąganie  jej  spowoduje
wyciągnięcie  nitki odwijanej z bębenka (z dolną nitką). Pętelka górnej nitki musi wyciągnąć
dolną  nitkę  do  połowy  grubości  łączonych  materiałów.  Poprawność  tego  przeciągania  jest
uzależniona od odpowiedniego naciągu dolnej i górnej nici, które powinny być odpowiednio
dobrane  do  rodzaju  zszywanego  materiału.  Po  podciągnięciu  do  góry  pętelki  zaciśniętej
na dolnej  nitce  jeden  ścieg  jest  zszyty  i  materiał  może  przesunąć  się  w  lewo.  Długość
przesunięcia materiału jest taka jak odstęp dwóch sąsiednich splotów nici (tj. długość ściegu).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dla prawidłowego działania maszyny do szycia i poprawnego szycia, konieczne jest, aby

wszystkie jej mechanizmy ze sobą współdziałały. W szczególności ważne jest współdziałanie
mechanizmów:  mocowania  i  napędu  igły  oraz  transportu  materiału  z  mechanizmem
chwytacza.  Współczesne  maszyny  do  szycia,  nie  różnią  się  zasadniczo  od  swoich
pierwowzorów  (pod  względem  zasady  działania).  Wyposażenie  współczesnej  maszyny
stanowią:
a)  głowica,  która  wraz  ze  stopą  (lub  płytą  podstawy  –  w  zależności  od  wersji)  jest

konstrukcją nośną wszystkich pozostałych mechanizmów,

b)  posuwisto–zwrotny mechanizm mocowania i pracy igły z podciągaczem nici,
c)  mechanizm zaplatający ścieg,
d)  mechanizm podawania dolnej nici z regulacją jej naciągu,
e)  mechanizm docisku stopki z regulacją siły docisku,
f)  układ trzymania, prowadzenia i naciągu górnej nici,
g)  układ elektrycznego napędu urządzenia i oświetlenia miejsca roboczego.

Wszystkie mechanizmy potrzebne do tworzenia ściegu umieszczone są w głowicy,

a częściowo i pod płytą roboczą. Początkowo maszyny  miały konstrukcję, pozwalającą tylko
na szycie ściegiem prostym. W miarę ich udoskonalania i zwiększania możliwości zaczęto je
rozbudowywać. Przykład maszyny o rozbudowanych możliwościach, ze sterowaniem w pełni
mechanicznym,  tj.  za  pomocą  krzywek  itp.  przedstawia  rys.  53a.  Maszyna  ta,  pochodząca
z lat 80–ch zeszłego stulecia, umożliwiała: szycie ściegiem prostym, szycie ściegiem prostym
podwójnym  (podwójną  igłą);  wszywanie  zamków  błyskawicznych;  szycie  ściegiem
zygzakowym;  szycie  ściegami  elastycznymi  (zygzakowym  potrójnym,  obrębiającym
ukośnym,  gałązkowym,  prostym  rozciągliwym);  półautomatyczne  „obrzucanie”  dziurek  do
guzików; ułatwiała prace hafciarskie i cerowania.

Rys. 53. Maszyny do szycia: a) Łucznik 884 (na lic. Singer z 1986 r.) b) Singer Quantum

9910 (prod. 2006 r.) [Instrukcja obsługi maszyny do szycia Łucznik 884, Łucznik]

Maszyna z rys. 53b jest współczesnym produktem Singera, konstrukcją z zastosowaniem

elektronicznej  techniki  mikroprocesorowej.  Do  sterowania  i  kontroli  pracy  wszystkich
podzespołów zastosowano tutaj mikroprocesor, jako tzw. „sztuczną inteligencję”, nadzorującą
pracę mechanizmów wykonawczych i sterujących. Elementami sterującymi są tutaj przyciski
mikrowyłączników  przekazujących  w  ten  sposób  polecenia  operatora.  Podzespołami
wykonawczymi  sterowania  (tymi,  które  odpowiednio  przesuwają  igłę,  chwytacz
lub przenośnik  transportowy)  są  silniki  krokowe.  Wizualną  kontrolę  nad  ustawionymi
parametrami  ściegu  (wzór  ściegu,  jego  długość,  szerokość  itp.),  która  w  mechanicznych
maszynach  była  widoczna  na  podstawie  pozycji  dźwigni  sterujących,  tu  operator  ma
zapewnioną przez wyświetlanie na wyświetlaczu LCD ustawionych przez siebie wartości.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Lodówka jest to najczęściej szafka, izolowana termicznie od otoczenia. Chłodzenie jest

możliwe  przez  umieszczenie  wewnątrz  lodówki  substancji,  która  ma  obniżoną  temperaturę.
Substancja ta  musi  mieć  dużą  masę  oraz  odpowiednie  ciepło właściwe  – w praktyce  jest  nią
lód, czyli zamarznięta woda; często stosowany jest też tzw. suchy lód (zamarznięty dwutlenek
węgla).  Lodówka,  to  taki  termos,  w którym  znajduje  się  lód.  Takie  rozwiązanie  ma
podstawową wadę – po jakimś czasie lód ogrzeje się i roztopi.

Chłodziarka jest urządzeniem przeznaczonym do obniżania temperatury w zamkniętym

i izolowanym termicznie środowisku, kosztem zużywania dostarczanej jej energii.
Chłodziarki można podzielić na 3 grupy: absorpcyjne, sprężarkowe i inne. W sprzęcie
domowym jest stosowane chłodzenie sprężarkowe. Tak budowane są chłodziarki i zamrażarki
domowe.

Chłodziarka sprężarkowa jest urządzeniem, w którym obieg czynnika chłodzącego jest

wymuszony przez sprężarkę. Działanie jej zostanie przedstawione w oparciu o schemat
chłodziarki typu TS248A (rys. 54).

Rys. 54. Schemat działania chłodzenia sprężarkowego w chłodziarce TS248A: 1 – sprężarka

hermetyczna, 2 – przewód tłoczny, 3 – skraplacz, 4 – filtr–odwadniacz, 5 – rurka kapilarna,
6 – parownik, 7 – osuszacz, 8 – przewód ssawny, 9 – rurka napełniająca, 10 – rurka do
dodatkowego odciągania próżni [Instrukcja napraw chłodziarek sprężarkowych Nr INC/1/83]

Sprężarka (1) zasysa czynnik chłodzący poprzez przewód ssawny (8) z osuszacza (7)

i tłoczy  go  poprzez  przewód  tłoczny  (2)  do  skraplacza  (3).  W  skraplaczu  wzrasta  ciśnienie
gazu  i  jego  temperatura.  W  domowych  chłodziarkach  skraplacz  znajduje  się  zawsze  z  tyłu
i jest  wyposażony  w  dużą  ilość  żeber  chłodzących.  Ze  skraplacza  czynnik  w  stanie  ciekłym
jest  tłoczony  przez  filtr–odwadniacz  (4),  następnie  kapilarą  (5),  spełniającą  rolę  zaworu
dławiącego,  do  parownika  (6).  Kapilara  (5)  jest umieszczona  wewnątrz przewodu ssawnego
(8),  więc  chłodny  rozprężony  gaz  przepływając  nią  chłodzi  równocześnie  przetłaczany
sprężony do stanu ciekłego czynnik roboczy. W parowniku następuje gwałtowne rozprężenie,
parowanie  i  odbieranie ciepła od  całego wnętrza komory chłodziarki, w której parownik  się
znajduje.  Z  parownika  gaz  przepływa  do  osuszacza  (7)  i  obieg  się  zamyka.  Parownik  (6)
umieszczony jest w komorze chłodniczej, która jest izolowana termicznie. Chłodzenie polega
na  obniżaniu  temperatury  parownika  (podczas  rozprężania  gazu  w  jego  rurkach  i  jego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gwałtownego  parowania).  Parownik  natomiast  odbiera  ciepło  od  powietrza  zamkniętego
w komorze  chłodniczej  i  za  jego  pośrednictwem  od  środków  spożywczych  tam
umieszczonych.  Poprawne  działanie  całej  chłodziarki  jest  uwarunkowane  prawidłowym
izolowaniem  termicznym  jej  ścianek  zewnętrznych.  Jako  izolację  termiczną  chłodziarki
najczęściej  stosuje  się  warstwy  styropianu,  który  nie  przewodzi  ciepła.  Chłodziarki
sprężarkowe  budowane  są  w  wielu  odmianach  różniących  się  przeznaczeniem,  czynnikiem
chłodzącym,  typem  sprężarki  chłodniczej  i  innymi  elementami.  Przedstawiana  tutaj
chłodziarka TS248,  jest urządzeniem  dwukomorowym, w którym górna komora spełnia rolę
zamrażalnika,  a dolna  chłodziarki.  Schemat  połączeń  elektrycznych  przedstawiony  jest  na
rys. 55. Większość znajdujących się obecnie na rynku urządzeń chłodniczych wykonywanych
jest  jako  konstrukcje  sprężarkowe  (zarówno  urządzenia  stosowanych  w  przemyśle
przetwórstwa  spożywczego,  jak  i  w  handlu  oraz  dla  użytku  domowego.  Chłodziarki
produkowane  dla  domu  są  bardzo  różnorodne.  Ich  wielkości  zaczynają  się  od  około  150
litrów do prawie 400 litrów.

Rys. 55.

Schemat instalacji elektrycznej chłodziarki TS248A: 1 – wtyczka i przewód zasilający,
2 – listwa zaciskowa, 3– sprężarka, 4 – przekaźnik rozruchowy, 5 – wyłącznik nadmiarowy
(zabezpieczający), 6 – silnik sprężarki, 7 – blok regulacyjno–oświetleniowy, 8 – regulator
temperatury (mieszkowy), 9 – żarówka, 10 – wyłącznik oświetlenia, 11 – zerowanie metalowej
szafki (obudowy) chłodziarki, 12 – transformator zasilający grzałkę, 13 – przewody grzejne, U

– uzwojenie rozruchowe, U

– uzwojenie główne, IP – izolator przepustowy sprężarki

[Instrukcja napraw chłodziarek sprężarkowych Nr INC/1/83, Zakłady Zmechanizowane
Sprzętu Domowego POLAR]

Mniejsze chłodziarki wykonywane są tak, że spełniają tylko funkcję chłodniczą,

ale większość dużych urządzeń domowych, jest skonstruowana jako dwukomorowe. Jedna
komora jest chłodziarką, a druga zamrażarką.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 56.

Chłodziarka dwukomorowa do montażu w meblach (A – chłodziarka; B – zamrażarka):
1 – półki druciane, 2 – półki szklane, pojemniki na warzywa, 4, 5 – szufladki zamrażarki,
6 – rowek na wodę [Chłodziarka z zamrażarką – Instrukcja obsługi]

Zamrażarka od chłodziarki różni się przede wszystkim temperaturą w komorze

chłodzącej. W chłodziarce temperatura zawsze wynosi powyżej 0°C, natomiast w zamrażarce
temperatura spada poniżej 0°C, co pozwala na zamrażanie produktów, i kilkakrotnie dłuższe
ich  przechowywania.  Część  urządzeń  chłodniczych  wykonywana  jest  jako  zamrażarki
skrzynkowe  lub  szufladkowe.  Zamrażarki  skrzynkowe  (zamykane  z  góry  –  przykrywane
pokrywą) są łatwiejsze do uszczelnienia, i bardziej ekonomiczne i niezawodne w porównaniu
od  ładowanych  z  boku.  Udoskonalana  termiczna  technika  izolacyjna  pozwala  teraz  na
produkowanie  dobrych  urządzeń  również  ładowanych  z  boku,  w  których  jako  uszczelnienia
drzwi stosowane są uszczelki gumowe. Dawniej, drzwi chłodziarek zamykane były na zamki
zatrzaskowe  –  dzisiaj  stosuje  się  uszczelki  gumowe  wypełnione  magnesami,  które
przyciągane  do  stalowej  obudowy  uszczelniają  zamknięcie.  W urządzeniach  chłodniczych,
które wykonane są dwukomorowo, każda z komór ma inne przeznaczenie – najczęściej jedna
jest chłodziarką, a druga zamrażarką. Takie urządzenie  musi  być ładowane z  boku. Przykład
takiego  dwufunkcyjnego  urządzenia  chłodniczego  przedstawia  rys.  56  (do  montażu
w meblach).  W zamrażarce  parowniki  znajdują  się  pod  każdą  szufladką,  a  w  chłodziarce
parownikiem jest jej wewnętrzna tylna ścianka. W chłodziarce parownik ma małą wydajność
chłodzącą, a w zamrażarce każdy z parowników ma dużą wydajność chłodzącą.

Pranie w pralce automatycznej polega na wytworzeniu względnego ruchu materiału

i kąpieli piorącej lub wody – podczas płukania. W zależności od względnego ruchu materiału
i kąpieli rozróżnia się możliwe sytuacje, gdy materiał:

−

jest nieruchomo umieszczony w płynącej kąpieli,

−

porusza się w nieruchomiej kąpieli,

−

porusza się w płynącej kąpieli,

−

jest natryskiwany cieczą piorącą lub wodą,

−

jest na przemian zanurzany w cieczy i wyżymany.

Historia pralek mechanicznych sięga połowy lat pięćdziesiątych XIX wieku. Pomijając

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

różne  etapy  wynalezienia  pralki  i  etapy  rozwoju  tego  wynalazku,  trzeba  jednak  stwierdzić,
że już w 1934 roku  istniała pralka, która sama podczas prania dozowała proszek do prania,
regulowała  temperaturę  oraz  płukała.  W  1937  roku  zbudowano  w  USA  pierwszą
automatyczną  pralkę  wykonującą  czynności  według  z  góry  zaplanowanego  programu,  która
oprócz  poprzednio  wymienionych  czynności  wykonywała  odwirowania,  wykonując
odpowiednie  procedury  dokonywała  automatycznego  doboru  poziomu  wody,  temperatury,
czy prędkości obrotowej.  W początkach XXI wieku używane  są głównie  bębnowe automaty
pralnicze (pralki, suszarki, pralko–suszarki), a rzadko już – pralki wirnikowe.

Pralki automatyczne wykonywane są jako ładowane ładunkiem prania od góry albo

czołowo  –  przedstawiono  to  na  rys.  57.  Pralki  ładowane  od  góry  mają  zamknięty  bęben
obrotowy, który zawieszony jest na łożyskach po obu stronach bębna, więc cały układ pracuje
z  mniejszymi  obciążeniami  łożysk.  Zbiornik  zamykany  jest  od  góry,  więc  nie  ma
niebezpieczeństwa  wycieku  wody  z powodu uszkodzenia  uszczelnienia  drzwiczek.  W  pralce
ładowanej czołowo, jej budowa wymaga bębna bez osi z jednej strony, więc łożyska znajdują
się  z  jednej  strony  i  dlatego  są  one  bardziej  obciążone  niż  w  poprzednim  typie.  Ponadto,
bęben ma z jednej osi otwór wsadowy, zbiornik (obudowa bębna) również ma otwór z boku,
który musi być połączony elastycznym fartuchem z obudową. Obudowa ma drzwiczki dobrze
uszczelnione z obudową, a połączenie i uszczelnienie musi być odporne na wszelki wibracje.
Wadą pralki ze wsadem z boku jest zawieszenie jej obrotowego bębna tylko na jednej osi. Oś
ta połączona  jest z bębnem z tyłu pralki. Taka konstrukcja  jest bardziej  narażona  na drgania.
Rozwiązanie  przedstawione  na  rys.  57a  (i 57c)  jest  mniej  narażone  na  niekorzystne
naprężenia  mechaniczne  i  bardziej  stabilne  mechanicznie.  Obecnie  produkowane  są  pralkii
obu typów.

Rys. 57. Sposoby ładowania pralek automatyczna: a) pralka ładowana od góry, b) pralka ładowana

czołowo,  c)  zawieszenia  bębna  w  pralce  ładowanej  od  góry,  d) zawieszenia  bębna  w pralce
ładowanej czołowo: 1 – szufladka dozownika środków piorących, 2 – pokrętło programatora,
3  –  wyświetlacz  LCD,  4  –  przyciski  sterowania,  5  –  bęben,  6  –  drzwiczki,  7  –  dźwignia
otwierania  drzwiczek,  8  –  pokrywa  filtra,  9  –  drzwiczki  otworu  wsadowego  na obwodzie
bębna,  10  –  otwór  wsadowy,  11  –  łożyska  wału  bębna.  [Pralka  automatyczna  WS  43100  –
Instrukcja obsługi, Slovenia]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Współczesne pralki wykorzystują kombinowane sposoby prania – zarówno porusza się

kąpiel piorąca, materiał prany, a ponadto występuje zraszanie. Niezależnie jak pralka jest
ładowana, to musi ona być skonstruowana według schematu na rys. 58.

Rys. 58.

Budowa typowej pralki automatycznej: 1 – przyłącze do sieci wodociągowej, 2 – dozownik
środków piorących, 3 – czujniki ciśnienia normalnego i wysokiego poziomu wody, 4 – wysoki
poziom wody, 5 – normalny poziom wody, 6 – wężyk spustowy wody z układu pralki, 7 – filtr
dużych zanieczyszczeń, 8 – pompa odpompowywania wody z silnikiem napędowym, 9 – wąż
odpompowywania wody, 10 – główny zbiornik pralki (obudowa bębna) zamocowany
elastycznie do obudowy pralki, 11 – obrotowy bęben roboczy napędzany silnikiem głównym,
12 – elektrozawory doprowadzania wody [2, s. 231]

Pralka automatyczna działa według przyjętego algorytmu – programu. Wszystkie pralki

mają  tzw.  programatory,  które  sterują  ich  działaniem.  Na  omawianym  rysunku  nie  ma
programatora. Są za to wszystkie urządzenia wykonawcze, których pracą programator steruje.
W  programatorze  elektromechanicznym  cały  program  jest  zapamiętany  przez  odpowiednio
wyprofilowane  krzywki,  które  obracając  się  naciskają  na  sprężyste  dźwignie  styków
włączających  odpowiednie  urządzenie.  W  trakcie  prania  programator  kontroluje  za  pomocą
czujników poziom wody w zbiorniku i temperaturę kąpieli piorącej.

Rys. 59. Budowa i działanie elektrozaworu a) zamknięty, b) otwarty: 1 – króciec wlotowy, 2 – rdzeń

elektromagnesu,  3  –  końcówki  cewki  elektromagnesu,  4  –  sprężyna  dociskowa,  5  –  membrana
zaworu, 6 – króciec wylotowy; czujnika poziomu wody, c) niski poziom, d) wysoki poziom: 7 – styki
przełączone  w dolne  położenie,  8  –  niski  poziom  wody  w  rurce  czujnika,  9  –  styki  czujnika
przełączone w górne położenie pod wpływem większego ciśnienia, 10 – wysoki poziom wody
w króćcu dolotowym czujnika [2, s. 232]

Na początku programator włącza jeden z elektrozaworów, którego otwarcie powoduje

pobieranie wody oraz jednoczesne wypłukanie środka piorącego z jednej z komór dozownika
do zbiornika. Woda jest wtedy pobierana do wnętrza głównego zbiornika pralki tak długo, aż
hydrostat „wykryje” wymagany poziom. Poziom wody zależny jest od wybranego programu
prania i jego warunków. Poziom wody w zbiorniku pralki sprawdzany jest za pomocą
hydrostatu (ciśnieniowy czujnik poziomu wody – rys. 59c i 59d).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 60. Schemat elektrycznych połączeń w pralce „Luna” (PDE–385 prod. Polaru) [Instrukcja

napraw – Pralka Automatyczna „Luna” typ PDE–385, Zakłady Zmechanizowane
Sprzętu Domowego POLAR]

Czujniki mocowane są do obudowy pralki, a ze zbiornikiem łączą się za pomocą

elastycznych  węży.  W  skład  pralki  wchodzi  grzałka  do  podgrzewania  wody,  pompa
odprowadzania  wody  ze  zbiornika,  czujniki  zamknięcia  drzwiczek  itp.  Kompletny  schemat
instalacji  elektrycznej  przedstawiono  na rys. 60.  Jeżeli  jest  za  mało  wody,  to  programator
otwiera  elektrozawór  pobierający  wodę,  jeśli  natomiast  temperatura  kąpieli  jest  za  niska,  to
włączona  zostaje  grzałka  –  programator  „czeka”  wtedy  na  uzupełnienie  poziomu  wody  lub
podgrzanie  jej.  Do  prawidłowego  przebiegu  prania  pralka  musi  wykonać  pewną  grupę
czynności.  Wszystkie  są  one  możliwe  do  wykonania  pralki  wyposażona  jest  w  urządzenia
mechaniczne,  elektryczne  i elektromechaniczne  lub  elektroniczne  oraz  program  zapamiętany
w  programatorze.  Od  kilkudziesięciu  lat  pralki  wyposażane  są  w  programatory
elektromechaniczne,  a  od  kilku  lat  stosowane  są  elektroniczne,  w  których  głównym
elementem jest mikroprocesor. To on nadzoruje przebieg procesu prania, odpowiedni poziom
wody (kilka poziomów), temperaturę, prędkość wirowania, poziom drgań podczas pracy  itp.
Stwarza  to  dużo  nowych  możliwości  ustawiania  programu  prania,  kontroli  jego  przebiegu
oraz  możliwa  jest  łatwa  zmiana  programu  sterującego  –  aby  zmienić  program  sterujący
praniem wystarczy zmienić zawartość pamięci EEPROM programatora.

Kuchenka mikrofalowa jest urządzeniem kuchennym służącym do podgrzewania,

odmrażania,  podgrzewania  i gotowania  środków  spożywczych  przeznaczonych  na  posiłki.
Współczesne,  rozbudowane  kuchenki  umożliwiają  również  opiekanie  potraw,  ponieważ
połączone  są  w całość  z  grillem.  Kuchenka  mikrofalowa działa  na  zasadzie  promieniowania
energii  fal  elektromagnetycznych o bardzo wielkiej częstotliwości (przyjęto f

= 2450 MHz).

Fala  elektromagnetyczna  rozchodząca  się  w przestrzeni  natrafiająca  na  ciało  będące
przewodnikiem  prądu  elektrycznego  (np.  antena  radioodbiornika,  czy  telewizora)  wytwarza
w nim  siłę  elektromotoryczną  i  przepływ  zmiennego  prądu  elektrycznego.  Promiennik
w kuchence  mikrofalowej  wysyła  mikrofalę o dość znacznej  mocy (od 600 W do ok. 1 kW)
na produkt  żywnościowy  z  bliskiej  odległości.  Ponieważ  wszystkie  produkty  żywnościowe
zawierają  w  sobie  wodę  (zamarzniętą),  to  w  takim  razie  każdy  produkt  żywnościowy  jest

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przewodnikiem prądu elektrycznego. Opromieniowanie żywności będącej w pewnym stopniu
przewodnikiem  spowoduje  indukowanie  się  w  nich  siły  elektromotorycznej  wielkiej
częstotliwości,  pod  wpływem  której  następuje  przepływ  zmiennych  prądów  elektrycznych
również  o  wielkiej  częstotliwości  Przepływ  prądu  przemiennego  prądu  w  wodzie,  w której
rozpuszczone są różne substancje organiczne powoduje drgania jonów, drganiach tych jonów
i  ich  molekuł.  Powoduje  to  wydzielanie  się  dużych  ilości  ciepła.  Najbardziej  do  tego nadają
się  mikrofale o częstotliwości 2,45 GHz, ponieważ one  najłatwiej wnikają  w głąb żywności.
Powoduje to podgrzewanie i gotowanie, ale nie spowoduje jednak opiekania – nie będzie tzw.
„przypieczonej skórki”  na powierzchni potrawy.  Aby potrawa była opieczona konieczne  jest
działanie  promieniowania  podczerwonego  na  jej  powierzchnię  –  promieniowanie  to
wytwarzane  jest  przez  grill  elektryczny,  który  posiada  każda  współczesna  kuchenka
mikrofalowa. Budowa mechaniczna kuchenki mikrofalowej przedstawiona jest na rys. 61a.

Rys. 61.

Budowa  kuchenki  mikrofalowej:  a)  mechaniczna:  1,  9  –  wyłączniki
bezpieczeństwa,  2  –  reflektor,  3  –  modulator,  4  –  falowód,  5  –  pręt
modulatora,  6  –  magnetron,  7  –  wentylator  chłodzący,  8  –  blok
elektronicznego  sterowania,  10  –  okno  z  perforowaną  blachą,  11  –  komora
robocza (grzejna), 12 – przebieg promieni m mikrofalowych, 13 – drzwiczki
przednie, b) schemat elektryczny [2, s. 230]

Podstawowym podzespołem kuchenki mikrofalowej jest generator mikrofal, tj. fal

elektromagnetycznych  o  bardzo  wielkiej  częstotliwości  –  jest  nim  magnetron  (6).  Energia
w nim  wytwarzana  przesłana  jest  za  pośrednictwem  falowodu  (4)  do  promiennika,  którego
zadanie  spełnia  tutaj  reflektor  (2)  z  modulatorem  (3).  Podzespoły  kuchenki  są  tak
ukształtowane,  aby  cała  promieniowana  energia  docierała  do  środka  komory  roboczej  (11),
gdzie na podstawce może stać w pojemniku podgrzewana potrawa.

W kuchence mikrofalowej nie wolno używać naczyń metalowych, lub pojemników

z innych materiałów posiadających różne metalowe elementy (np. ozdobne). Może być to
przyczyną poważnych uszkodzeń, a nawet wybuchu takiego elementu.

Na rys. 61b przedstawiony jest schemat elektryczny kuchenki mikrofalowej. Wysokie

napięcie wytwarzane  jest w  niej  przez transformator (T2) – wynosi ono od ok. 2,5 do 6 kV.
Magnetron  (V2)  zasilany  jest  prądem  stałym  (o  wysokim  napięciem)  z  prostownika  (V1  –
mostek  Graetza).  Wnętrze  kuchenki  oświetla  lampka z  żarówką  (H1). Ponieważ  magnetron,
jego  zasilacz  i  pozostałe  elementy  grzeją  się,  to  chłodzi  je  powietrze  nawiewane
wentylatorem  napędzanym  silnikiem  (M1).  Natomiast  drugi  silnik  elektryczny  (M2)  obraca
reflektorem.  Kuchenka  posiada  dużo  zabezpieczeń,  które  w  przypadku  jakiegokolwiek
przypadkowe  otwarcie  drzwiczek  musi  odłączyć  zasilanie  (wyłączniki  S2  i  S3  –
bezwzględnie wyłączają w takim przypadku zasilanie całego urządzenia) Styki (F2) i (F3) to
zabezpieczenia termiczne zasilania kuchenki, wyłącznik (S1), to główny wyłącznik zasilania,
a  zabezpieczenie  (F4)  to  zabezpieczenie  termiczne  żarzenia  katody  magnetronu,  która
zasilana jest poprzez transformator obniżający (T1). W przepadku tej kuchenki, jej czas pracy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jest sterowany zegarem mechanicznym (t1) i jego stykiem. Oprócz tego jest przekaźnikiem
(K1), który steruje włączaniem magnetronu i silników wykonawczych. Przekaźnik ten ma
styki zwierne (K1 i K2) do włączania elementów wykonawczych kuchenki oraz styk zwierny
(K1), który służy do podtrzymania zasilania. Styk zwierny (S4) służy do uruchomienia pracy
kuchenki i jest on zintegrowany z zegarem sterującym.

Uwaga:

1. Jeżeli którykolwiek z elementów zabezpieczających ulegnie uszkodzeniu, to pod żadnym

pozorem nie wolno wykonywać ich „bocznikowania”, czyli pomijania ich działania
zabezpieczającego.

2. Promieniowanie mikrofalowe wytwarzane w kuchence jest szkodliwe dla żywych

organizmów, więc nie wolno użytkować kuchenki przy otwartych drzwiczkach.

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak działa odkurzacz?
2.  Jak działa domowa maszyna do szycia?
3.  Jak jest zbudowana współczesna maszyna do szycia ze sterowaniem elektronicznym?
4.  Jak działa chłodziarka domowa?
5.  Co to jest zamrażarka?
6.  Jak jest zbudowany domowy automat pralniczy?
7.  Jaka jest rola programatora w pralce automatycznej?
8.  Jak działa elektrozawór, czujnik poziomu wody w pralce automatycznej?
9.  Jaka jest budowa i zasada działania kuchenki mikrofalowej?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sprawdź stan techniczny po naprawie, przygotuj do pracy i uruchom odkurzacz.

Sposób wykonania ćwiczenia.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sprawdzić w instrukcji obsługi do jakiego pojemnika odkurzacz zbiera kurz (worek

z tkaniny, worek papierowy lub czy jest urządzeniem bezworkowym),

2) sprawdzić czy worek odkurzacza jest pusty, jeżeli nie, to należy opróżnić jego zawartość

lub wymienić (jeśli jest papierowy),

3) podłączyć wszystkie elementy ssawne (wąż elastyczny, ssawka itp.),
4) rozwinąć kabel zasilający i sprawdzić czy nie jest uszkodzony oraz podłączyć jego

wtyczkę do sieci energetycznej,

5) uruchomić wyłącznikiem silnik napędowy wentylatora odśrodkowego,
6) sprawdzić, czy ssawka poprawnie „ciągnie” powietrze.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

odkurzacz z kompletnym wyposażeniem (wąż elastyczny, ssawki, wkładki filtrujące itp.),

–

komplet worków papierowych (jeśli są potrzebne),

–

instrukcja obsługi odkurzacza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Sprawdź stan techniczny po naprawie, przygotuj do pracy i uruchom maszynę do szycia.

Zszyj dwa kawałki tkaniny ze sobą za pomocą maszyny do szycia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  rozłożyć maszynę do szycia, podłączyć ją do sieci energetycznej,
2)  nawinąć nić na szpuleczkę dolnego bębenka, założyć ją do niego,
3)  założyć nici na elementy górnego toru prowadzenia i nawlec igłę,
4)  wyciągnąć dolną nić i przewlec ją przez otwór na igłę na powierzchnię roboczą w płytce

ściegowej,

5) wyregulować naciąg nici górnej (i ewentualnie dolnej),
6) podłożyć złożone ze sobą kawałki tkanin pod stopkę i opuścić ją, wyregulować rodzaj

ściegu, jego długość oraz szerokość,

7) uruchomić maszynę nożnym regulatorem szybkości szycia (lub inaczej–w zależności

od konstrukcji) i zszyć tkaniny umieszczone pod stopką,

8) podnieść stopkę i delikatnie odciągnąć zszyte kawałki, a następnie odciąć nitki,
9) usunąć zabrudzenia maszyny (pył, kurz itp.), nasmarować ją olejem do mechanizmów

precyzyjnych (zgodnie z instrukcją obsługi), a następnie złożyć.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

maszyna do szycia z pełnym oprzyrządowaniem (stopki, igły, narzędzia itp.),

–

instrukcja obsługi maszyny,

–

kawałki tkaniny do zszycia,

–

olej do mechanizmów precyzyjnych.

Ćwiczenie 3

Sprawdź stan techniczny po naprawie, przygotuj do pracy i uruchom pralkę

automatyczną. Wykonaj pranie określonego ładunku prania w pralce automatycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować instrukcję obsługi pralki,
2)  ustawić pralkę na twardym i równym podłożu oraz wypoziomować ją,
3)  podłączyć pralkę do sieci wodociągowej, do kanalizacji oraz do sieci zasilającej zgodnie

ze wskazówkami z instrukcji użytkownika,

4) umieścić ładunek prania w bębnie, a detergenty w odpowiednich zasobnikach,
5) wybrać odpowiedni program prania zgodnie z instrukcją użytkownika, wskazówek

nauczyciela i uruchomić pralkę sprawdzając, czy jest otwarty zawór odcinający dopływ
wody do pralki,

6) kontrolując okresowo stan realizacji programu prania obserwować działanie pralki,
7) po zakończeniu prania opróżnić bęben pralki.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

pralka automatyczna,

–

instalacja wodno–kanalizacyjna oraz energii elektrycznej,

–

detergenty, dzianiny i tkaniny do prania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

omówić budowę odkurzacza i jego działanie?



przedstawić sposób tworzenia ściegu w maszynie do szycia?



przedstawić sposób przygotowania maszyny do szycia
do pracy?



omówić budowę i działanie chłodziarki sprężynowej?



omówić ogólną budowę i działanie domowego automatu pralniczego?



przedstawić sposób podłączenia pralki automatycznej do elektrycznej
i energetycznej, sieci wodociągowej?



omówić budowę i działanie kuchenki mikrofalowej?



przedstawić możliwości i ograniczenia kuchenki mikrofalowej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Przekładnie

4.7.1. Materiał nauczania

Przekładnia jest to urządzenie mechaniczne, mechanizm lub układ mechanizmów,

służący  do  przeniesienia  napędu  elementu  napędzającego  (czynnego)  do  elementu
napędzanego  (biernego),  z  jednoczesną  zmianą  parametrów  ruchu,  tj.  prędkości,  siły  lub
momentu  siły.  Ze  względu  na  rodzaj  zastosowanej  zasady  działania  przekładni  –  rodzaj
wykorzystanych  zjawisk  fizyczny  pośredniczących  w  przekazywaniu  napędu  –  można  je
podzielić na: mechaniczne, elektryczne, hydrauliczne, pneumatyczne.

W przekładni mechanicznej zastosowane są połączenia mechaniczne do przeniesienia

napędu i zmiany jego parametrów. Są one najczęściej stosowanym sposobem zmian
parametrów przekazywanego ruchu. Dzieli się je na: cięgnowe (pasowe, linowe, łańcuchowe),
cierne, śrubowe, zębate.

Tabela 2. Parametry charakteryzujące przekładnie mechaniczne [opracowanie własne]

prędkość obrotowa: wału napędowego (n

); wału napędzanego (n

)

przełożenie
przekładni

sprawność

gdzie: – N

– moc użyteczna (na wyjściu przekładni),

– N

– moc włożona (na wejściu przekładni).

Jeżeli: i<1, to przekładnia jest reduktorem (zmniejsza prędkość obrotową n),

i>1, to przekładnia jest multiplikatorem (przyspiesza n).

W przekładni cięgnowej człon napędowy ma kontakt z członem napędzanym za

pośrednictwem cięgna (pasa płaskiego, klinowego lub okrągłego, liny albo łańcucha), co
sprawia, że te człony mogą być od siebie odsunięte – nawet na dość znaczne odległości.

W przekładni pasowej oba koła: napędzające i napędzane, opasane są wspólnym pasem

pośredniczącym. W przekładniach pasowych mogą być stosowane pasy płaskie, klinowe,
okrągłe i zębate (rys. 62).

≤

Rys. 62.

Przekładnia pasowa: a) z pasem płaskim, b) z paskiem klinowym (dwa paski),
z pasem zębatym [14, s. 206]

Zaletami przekładni pasowej jest: możliwość przekazywania napędu na dużą odległość

(do 15 m), dowolność ustawienia osi wałów (i kół pasowych), możliwość uzyskania
zmiennych przełożeń, wyłączania napędu oraz zmiany kierunku obrotów, bezszumna praca,
tłumienie drgań, możliwość przeciążania ich (przy chwilowym przeciążeniu następuje poślizg
pasa – nie uszkodzą się), prosta i tania konstrukcja, prosta obsługa (np. samej przekładni nie
trzeba smarować).

Wadami przekładni pasowej są: występowanie poślizgu (zmiany przełożenia i), duże

naciski na wały i łożyska, wyciąganie pasów wyciągają się (konieczna jest okresowa

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

regulacja naciągu), wrażliwość na smary, chemikalia, zapylenie, wilgotność, temperaturę
środowiska i elektryzowanie się.

Przekładnie pasowe z pasem płaskim stosowane były w napędach maszyn, gdy

odległości  między  osiami  są  duże,  kiedy  występuje  przy  tym  znaczna  prędkość  kątowa
i wymagana  jest  równomierna  praca.  Pasy  klinowe  stosowane  są przy  małych odległościach
między  osiami,  przy  dużym  stopniu  przełożenia,  przy  przekazywaniu  ruchu  na  kilka  kół,
a także  przy  pionowych  osiach  obrotu  kół.  W  mechanizmach  precyzyjnych  najczęściej
stosowane  są  przekładnie  z  paskami  gumowymi  o  przekroju  kwadratowym  lub  okrągłym,
a największe  zastosowanie  znalazły  tutaj  przekładnie  z paskami  zębatymi  (nie  trzeba  w  nich
regulować naciągu, a przełożenie jest stałe).

Przekładnia linowa zbudowana jest z kół linowych: napędowego i napędzanego. Były

stosowane w przekazywaniu napędu na dość duże odległości, ale wyszły prawie całkowicie
z użycia, wyparte przez inne rodzaje napędów – chociażby silników elektrycznych.

Przekładnie łańcuchowe są to przekładnie należące do przekładni cięgnowych

o powiązaniach kształtowych, poprzez zazębianie się kół z cięgnem. Przekładnia taka składa
się z dwóch kół uzębionych (nazywanych również kołami łańcuchowymi) oraz opasującego
je łańcucha, który jest cięgnem giętkim, składającym się ze sztywnych ogniw połączonych
ze sobą przegubowo. Przykład takiej przekładni przedstawia rys. 63.

≤

Rys. 63. Przekładnia łańcuchowa [14, s. 207]

Rys. 64. Przekładnia cierna [14, s. 149]

Przekładnia łańcuchowa w porównaniu z pasową ma następujące zalety: możliwość

przenoszenia dużej siły obwodowej, małe obciążenie wałów i łożysk, brak poślizgu (ma
niezmienne przełożenie). Jeżeli porównywać ją z przekładnią zębatą, to zaletami są: duża
dowolność rozstawu osi kół (max. 5÷8 m), łagodzenie gwałtownych szarpnięć i uderzeń.

Wadami przekładni łańcuchowych są: hałaśliwa praca, konieczność regulacji zwisu,

konieczność  jej  smarowania,  wały  muszą  być  do  siebie  równoległe,  brak  zabezpieczania
innych  mechanizmów  napędu  od  przeciążeń,  konieczność  dokładnego  wykonania  łańcucha,
duży  koszt  przekładni.  Przekładnie  te  są  stosowane  do  napędu  motocykli,  motorowerów
i rowerów, a także do napędu układu rozrządu w silnikach spalinowych.

Przekładnie cierne, w założeniach są jednymi z najprostszych rodzajów przekładni.

Przykład  schematyczny  jej  działania  przedstawia  rys.  64.  Osie  koła  napędowego
i napędzanego  mają  równoległe  do  siebie  osie  obrotu,  a  ich  powierzchnie  obwodowe
wywierają  na  siebie  duży  nacisk,  aby  tarcie  między  nimi  było  duże  (powierzchnie  te  często
pokrywa guma lub skóra) – tylko wtedy przekładnia poprawnie pracuje. Powoduje to, że ich
wały i łożyska są dość mocno obciążone. Powierzchnie cierne nie mogą być w żaden sposób
uszkodzone, ponieważ zmniejsza się wtedy lub zanika tarcie i związany z tym przekazywany
moment  napędowy.  W  mechanice  precyzyjnej  ten  typ  przekładni  jest  wykorzystywany

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

sporadycznie do napędu rzadko używanych mechanizmów pomocniczych.

Przekładnia zębata to przekładnia mechaniczna, w której do przeniesienia napędu

używane są koła zębate, sprzęgnięte ze sobą zębami. Przekładnie te można klasyfikować
na różne sposoby. Jednym z nich może być klasyfikacja kinematyczna.

Tabela 3. Kinematyczna klasyfikacja przekładni zębatych

[12, s. 28]

(ró

leg

łe)

z zębami prostymi

z zębami śrubowymi

z z. strzałkowo–daszkowymi

rzek

ła

ęb

czo

ło

żko

ąt

z zębami prostymi

z zębami śrubowymi

z zębami łukowymi

III

rbo

walcowe

stożkowe (hypoidalne)

rzek

ła

ęb

śr

ubo

Śl

walcowa

globoidalna

Oprócz wymienionych w tabeli rodzajów przekładni trzeba jeszcze wśród nich wyróżnić

przekładnie (rys. 65): walcową czołową o zazębieniu wewnętrznym z dużym kołem
uzębionym wewnętrznie, walcową o uzębieniu zewnętrznym z zębatką prostą (o zębach
prostych lub śrubowych).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 65. Przekładnie zębate czołowe: a) o zazębieniu wewnętrznym, b) z zębami prostymi

zazębionymi z zębatką prostą, c) z zębami skośnymi zazębionymi z zębatką prostą
[12, s. 28]

Przekładnie zębate ze względu na liczbę stopni zazębienia dzielą się na: jednostopniowe

i wielostopniowe  (o  stałym  przełożeniu  oraz  o  skokowo  zmiennym  przełożeniu).
W przekładniach jednostopniowych oraz wielostopniowych o stałym przełożeniu, przełożenie
przekładni  i  nie  zmienia  się.  Często  konieczne  jest,  aby  przekładnia  miała  kilka  przełożeń,
a nie  jedno.  Wtedy  stosowane  są  przekładnie  wielostopniowe  o  zmiennym  przełożeniu
(skrzynie  biegów).  Przykład  przekładni wielostopniowych  o  stałym  i  zmiennym  przełożeniu
przedstawiają schematy z rys. 66.

Rys. 66.

Przekładnie złożone: a) wielostopniowa o stałym przełożeniu, b) dwurzędowa
o stałym zazębieniu kół zębatych i zmiennym przełożeniu przełączanym
sprzęgłem kłowym (dwubiegowa), c) trzyrzędowa o zmiennym przełożeniu przez
zmianę zazębianych kół (trzybiegowa) [14, s. 89]

Przekładnia zębata z rys. 66a jest przekładnią dwustopniową. Wałem napędowym jest

pierwszy wał od góry. Dla pierwszej pary kół zębatych przełożenie i

wynosi:

. Dla

drugiego stopnia przełożenie przekładni i

wynosi:

. Cała dwustopniowa przekładnia

ma przełożenie i, które określa następującą zależnością:

⋅

W przypadku przekładni z rys. 66b koło zębate z

jest na stałe zazębione z kołem z

a koło z

z kołem z

. Koła z

i z

połączone są na stałe z dolnym wałem, a koła z

i z

poruszają się niezależnie od górnego wału – jest on ich osią obrotu, ale nie są z nim połączone
na stałe. Między kołami z

i z

górny wał posiada wielowypust, po którym przesuwa się piasta

sprzęgła kłowego (obraca się ona współbieżnie z górnym wałem). Sprzęgło to może połączyć
górny wał albo z kołem zębatym z

albo z kołem z

, ale nie jednocześnie z dwoma – tylko na

przemian. Jeżeli sprzęgło sprzęgnie górny wał z kołem zębatym z

, to wtedy efektywnie

pracują koła zębate z

i z

, przełożenie między wałami wynosi:

. W tym przypadku

górny wał napędza poprzez sprzęgło sprzęgnięte z kołem z

, koło z

. Koło z

, porusza się

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wtedy luzem z prędkością określoną przez stosunek ilości zębów kół z

do z

, ale nie ma to

żadnego wpływu na obroty wału dolnego. Jeżeli jednak sprzęgło kłowe zostanie przesunięte
na górnym wale w prawe położenie, to wtedy nie ma połączenia między wałem i kołem z

Wał górny napędza wtedy koło zębate z

, a więc przekładnia ma przełożenie:

Przekładnia z rys. 66b jest to przekładnią dwubiegową, czyli o jednym z dwóch

przełożeń. Przykład z rysunku 66c przedstawia połączone w jeden nierozerwalny zespół koła
z

, z

i z

. Cały ten zespół obraca się razem, współbieżnie z górnym wałem napędowym i jako

jedna całość może być przesuwany po wielowypuście tego wałka. Natomiast koła zębate
dolnego wału połączone są z nim na stałe. Przesuwanie zespołu górnego powoduje, że albo
zazębione są koła z

i z

, albo z

i z

, albo też z

i z

. W zależności od tego, która para kół jest

zazębiona (a więc, który rząd przekazuje napęd), od tego zależy przełożenie tej przekładni.
Przekładnia ta jest przekładnią trzybiegową.

Wielowypust jest tutaj wykorzystywany do połączenia przesuwnego między wałem

i kołem  (pasowym  lub  zębatym  itp.).  W  tym  przypadku  chodzi  o  wzdłużne  rowki  na  wale.
Przekrój  poprzeczny  tego  połączenia  przedstawia  rys.  67.  Połączenie  to  wykonane  jest
z pasowaniem  „luźnym”,  tzn.  piasta  koła  jest  sprzęgnięta  stałe,  ale  może  się  ona  przesuwać
wzdłuż rowków.

Rys. 67. Połączenie wielowypustowe luźnie:

1 – wielowypust wewnętrzny w piaście koła
zębatego, 2 – wielowypust zewnętrzny na
wale napędowym [11, s. 71]

Rys. 68. Przekładnia obiegowa: 1 – wał napędowy,

2  –  wał  napędzany,  3  –  koło  centralne
(słoneczne), 4 – koło centralne nieruchome,
5  –  satelita,  6  –  jarzmo  osadzone  na  wale
napędzanym [15, s. 303]

Jedną za wersji przekładni zębatych jest przekładnia obiegowa (rys. 68), która często

nazywana jest przekładnią planetarną. Przekładnia ta jest dość uniwersalną konstrukcją, która
pozwala na budowę zwartych przekładni o zmiennych stopniach przełożenia, które mogą być
dość prosto sterowane i mogą przenosić znaczne moce.

W mechanizmach precyzyjnych w robotyce stosowana jest przekładnia falowa.

Charakteryzuje  się  ona  dużym  przełożeniem  przy  stosunkowo  małych  rozmiarach.  Typowe
przełożenia tego typu przekładni, to i = 1:50 ÷ 1:160, przy średnicach zewnętrznych obudowy
55 ÷ 220mm.  Mają  one  duże  przełożenia  i  jednocześnie  stosunkowo  małe  rozmiary, dlatego
nadają  się  do  napędzania  ramion  robotów  przemysłowych  Przekładnia  taka  (rys.  69)
zbudowana jest z zewnętrznego nieruchomego pierścienia uzębionego wewnętrznie (3), który
może być jednocześnie korpusem obudowy, elastycznego wieńca (2) uzębionego zewnętrznie
i  połączonego  z  wałem  napędzanym  „generatora  fali”  (4),  czyli  owalnej  tarczy  połączonej
z wałem napędzającym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 69. Elementy przekładni falowej: 1 – punkt styku

(czoło  generatora  fali),  2  –  tuleja  elastyczna
o uzębieniu  zewnętrznym,  3  –  pierścień
z uzębieniem  wewnętrznym,  4  –  owalna
tarcza  napędzająca  (generator  fali)  [13,  s.
277]

Rys. 70. Sposób działania przekładni falowej:

a) położenie

początkowe,

obrót

generatora  fali  o 90°,  c)  obrót  generatora
fali o 180°, d) obrót generatora fali
o  360°:  1  –  miejsce  początkowe
zazębienia,  2  –  wewnętrzny  elastyczny
wieniec  zębaty,  3  –  nieruchomy  wieniec
zębaty, 4 – generator fali [13, s. 277]

Działanie przekładni ilustruje rys. 70. Jest na nim przedstawione schematycznie działanie

przekładni dwufalowej. Nieruchomy wieniec zewnętrzny (1) ma w porównaniu z elastycznym
wieńcem  wewnętrznym  (2)  niewiele  mniej  zębów.  Generator  fali  (4)  powoduje,  że  wieńce
stykają  się  i  zazębiają  w  dwóch  przeciwległych  miejscach.  Podczas  obrotów  wału
napędowego  obracającego  generatorem  fali  wewnętrzny  wieniec  zazębia  się  z  następnymi
zębami,  powodując  obrót  wału  napędzanego.  Charakterystyczne  dla  tej  przekładni  jest  to,
że wał napędzany obraca się w stronę przeciwną niż napędzający. Przełożenie tej przekładni
określone jest wzorem:

−

gdzie z

i z

, to ilości zębów zgodnie z rys. 70. Przekładnie te są wykonywane w różnych

wersjach.  Jeżeli  elastyczny  wieniec  styka  się  z  zewnętrznym  w  dwóch  miejscach,
to przekładnia  jest  dwufalowa,  jeśli  w  trzech,  to  trzyfalowa  itd.  Najczęściej  przekładnia
trzyfalowa  może  przenosić  większe  moce  niż  dwufalowe  o  podobnych  wymiarach,  ilości
zębów, czterofalowa większe niż trzyfalowa itd.

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co to jest przekładnia mechaniczna i do czego jest stosowana?
2.  Jakie są rodzaje przekładni cięgnowych i ich cechy?
3.  Omów budowę działanie i zastosowanie przekładni ciernych?
4.  Jaki znasz podział przekładni zębatych?
5.  Jak działa przekładnia zębata o zmiennym przełożeniu?
6.  Jak działa przekładnia falowa?
7.  Jakie jest zastosowanie przekładni falowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ rodzaje przekładni pasowych i ich przełożenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wybrać określoną przez nauczyciela przekładnię,
2)  określić, jaka to przekładnia (z pasem płaskim, klinowym, czy zębatym),
3)  dla przekładni z paskiem płaskim lub klinowym zmierzyć średnice kół pasowych

–średnica koła napędzającego, d

–koła napędzanego) i obliczyć przełożenie przekładni

zgodnie ze wzorem:

4) dla przekładni z paskiem zębatym (gdzie z

–koło napędzające, z

–napędzane) przełożenie

przekładni wyliczyć z zależności

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kilka przekładni pasowych,

–

suwmiarka do mierzenia średnicy kół pasowych.

Ćwiczenie 2

Określ rodzaj przekładni zębatej i stopień jej przełożenia:

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wybrać określoną przez nauczyciela przekładnię,
2)  określić jaka to przekładnia (z pasem płaskim, klinowym, czy zębatym),
3)  sprawdzić  liczbę  zębów  kół  zębatych  i  obliczyć  przełożenie  przekładni  zgodnie

z zależnością:

(gdzie z

–liczba zębów koła napędzającego, z

–liczba zębów

koła napędzanego)

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kilka modeli przekładni zębatych.

Ćwiczenie 3

Zbadaj przekładnię falową przedstawioną na rysunku do ćwiczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać oględzin eksponatu przekładni falowej,
2) przeanalizować pracę przekładni poprzez obracanie osią napędową i obserwację osi

napędzanej,

3) wykonać pomiary kąta obrotu wału napędzanego w zależności od ilości obrotów wału

napędzającego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 3. Badana przekładnia falowa: wał wejściowy (napędzany), 2–pierścień uszczelniający,

3–łożyska, 4–generator fali, 5–nieruchome koło uzębione wewnętrznie, 6–wieniec sprężysty uzębiony

zewnętrznie, 7–wał wyjściowy (napędzany). [źródło własne]

4) obliczyć przełożenie przekładni zgodnie z następującą zależnością:

⋅

360

gdzie:

–kąt obrotu wału wyjściowego w stopniach,

– ilość obrotów wału napędzającego dla danego kąta,

5) powtórzyć pomiary dla kilku różnych ilości obrotów wału napędzającego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przekładnia falowa,

–

kątomierz z poziomnicą.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować przekładnie mechaniczną i jej parametry?



scharakteryzować rodzaje i działanie przekładni pasowych?



scharakteryzować budowę i działanie przekładni łańcuchowej?



scharakteryzować budowę i działanie przekładni ciernej?



scharakteryzować budowę przekładni zębatej i podać ich podział?



scharakteryzować działanie przekładni zębatej o zmiennym przełożeniu?



scharakteryzować budowę i działanie przekładni falowej?



sprawdzić działania przekładni falowej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Dźwignice i przenośniki

4.8.1. Materiał nauczania

Ludzie, towary, inne przedmioty, maszyny, urządzenia, muszą być przemieszczane

Transport jest zespołem czynności związanych z przenoszeniem materiałów lub osób. W tym
rozdziale tylko opisany będzie transport materiałów. Maszyny i urządzenia transportowe
muszą być przystosowane do przenoszenia: ciał stałych, (np. rury, pompy, cysterny), gazów
(np. rury, wentylatory, pompy, cysterny). Przemieszczanie wykonują środki transportowe.

Środki do transportu ciał stałych podzielić można na: nośniki do transportu dalekiego

(drogowego, kolejowego, wodnego, lotniczego) oraz na środki do transportu bliskiego
(dźwignice, przenośniki).

Dźwignice służą do przenoszenia na niewielkie odległości ciężarów o różnej masie

i różnej  postaci.  Pracują  one  ruchem  przerywanym,  tzn.  jest  etap  ruchu,  podczas  którego
przenoszoną  materiał  –  jest  to  etap  roboczy  –  a  ruch  powrotny  jest  najczęściej  etapem
jałowym, podczas którego nie  jest przenoszone nosiwo. Dźwignice dzielą się  na: podnośniki
(dźwigniki, cięgniki, wózki, dźwigniki i cięgniki przejezdne), suwnice, wspornice, żurawie.

Dźwigniki są to podnośniki, które unoszą obiekt pionowo lub w kierunku zbliżonym do

pionowego.  Jednym  z  najprostszych  jest  dźwignik  śrubowy  (rys.  71a),  który  napędzany  jest
dźwignią  ręczną  (5).  Śruba  podnosząca  (3)  ma  gwint  trapezowy  (ma  on  większą
wytrzymałość  mechaniczną  niż  inne)  i  jest  obracana  dźwignią  za  pomocą  dwustronnego
mechanizmu  zapadkowego  (6)  –  tzw.  „grzechotki”.  Śruba  obracając  się  w gwintowanym
otworze tulei, podnosząc się (lub obniżając) podnosi tzw. „koronę”, która unosi spoczywający
na  niej  przedmiot  (nosiwo).  Dźwigniki  takie  mają  udźwig  do  ok.  25 t,  a wysokość
podnoszenia do 40cm (sprawność: ok. 30÷40%).

Rys. 71. Dźwignik: a) śrubowy, b) zębatkowy: 1 – korona, 2 – tuleja gwintowana, 3 – śruba

z gwintem trapezowym, 4 – korpus, 5 – dźwignia, 6 – dwustronny mechanizm
zapadkowy, 7 – zapadka, 8 – koło zapadkowe, 9 – wałek korby, 10 – korba ręczna,
11 – kadłub, 12 – zębatka, 13 – przekładnia zębata [16, s. 393]

Dźwignik zębatkowy (rys. 71b) napędzany jest ręczną korbą (10). Przedmiot podnoszony

spoczywa  na  podpórce  przytwierdzonej  do  zębatki  (12),  która  przesuwana  jest  pionowo  za
pomocą  trzystopniowej  przekładni  zębatej  (13).  Przed  opadaniem  zębatki  zabezpiecza  ją
zapadka  (7)  i  koło  zapadkowe  (8)  znajdujące  się  na  wale  korby  (9).  Udźwig  takich
dźwigników  wynosi  od  1  do  20t,  przy  sprawności  ok.  70%  i wysokości  podnoszenia  do  40
cm.  Dźwigniki  hydrauliczne  podnoszą  ciężary  za  pomocą  tłoka  poruszanego  ciśnieniem
wywieranym przez olej tłoczony pompą ręczną (rys. 72)  lub pompą  napędzaną elektrycznie.
Udźwig jego wynosi w granicach od 20 do 500 t. Przy małych udźwigach mają napęd ręczny
(dźwignią  6),  a  przy  wyższych  są  często  napędzane  elektrycznie.  Wysokość  podnoszenia  –

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

0,2÷1,6m (do 2,7m z tłokiem teleskopowym). Ma on dość duży udźwig w stosunku do swoich
gabarytów i ciężaru.

Rys. 72. Dźwignik hydrauliczny: a) przekrój, b) widok ogólny: 1 – zbiornik oleju, 2 – zawór

dolotowy, 3 – zawór wylotowy, 4 – tłok roboczy, 5 – tłoczek pompy, 6 – dźwignia
ręczna, 7 – uchwyty (ucha), 8 – kadłub cylindra [16, s. 394]

Cięgnik jest to podnośnik, który za pomocą cięgna (liny lub łańcucha) oraz zaczepu

(haka, chwytaka, podchwytu itp.) ciągną ciężar w określonym kierunku – najczęściej
pionowo, ale niekoniecznie.

Rys. 73. Wyciągnik ślimakowy [16, s. 394].

Rys. 74. Wózek podwieszony z wciągnikiem

elektrycznym [16, s. 397].

Jednym z cięgników jest, wyciągnik ślimakowy (rys. 73). Wykorzystano przekładnię

ślimakową napędzającą wał, na którym zamocowany jest bęben do nawijania na nim cięgna.
Cięgnem  w  tym  przypadku  jest  łańcuch,  którego  jeden  koniec  zamocowany  jest  hakiem  do
obudowy wyciągnika, a drugi koniec  nawijany  jest na bęben. Wał ze  ślimacznicą  napędzany
jest przez koło łańcuchowe znajdujące się  na nim, które obracane  jest ręcznie opasującym  je
łańcuchem. Hak z krążkiem  łańcuchowym spoczywa w zagięciu  łańcucha (cięgna). Podczas
obracania napędowego koła łańcuchowego obraca ono bębnem (za pośrednictwem przekładni
ślimakowej).  Łańcuch  nawijany  jest  wtedy  na  bęben,  cięgno  skraca  się,  więc  krążek
łańcuchowy haka podciągany jest do góry, a z nim cały hak. Przy obracaniu koła napędowego
w  przeciwną  stronę  łańcuch  jest  odwijany,  cięgno  wydłuża się  i  hak  opuszcza  się.  Udźwig
takiego  cięgnika  wynosi  ok.  0,5–10t,  a  wysokość  podnoszenia  od 3–10m,  (sprawność  60–
70%).  Innymi  cięgnikami  mogą  być  stosowane  czasami  tzw.  „ręczne  wyciągarki
przyścienne”, które wykonywane są w wersji z przekładnią ślimakową albo z wielostopniową
przekładnią czołową.

Wózki służą do przenoszenia nosiwa w płaszczyźnie poziomej, a także pomocniczo

(w koniecznym zakresie) – w pionie. Wózki najczęściej zawieszane są na jednej szynie, po
której poruszają się jeżdżąc przesuwane ręcznie (lub elektrycznie). Część wyciągnika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

(podnosząca ciężar do góry) może mieć napęd ręczny lub elektryczny. Przykład wózka,
o udźwigu do 5 t z przesuwaniem ręcznym i z wciągnikiem elektrycznym przedstawia rys. 74.
Jego działanie jest podobne do poprzedniego wyciągnika, tylko cięgnem jest lina, a bęben
napędzany jest silnikiem elektrycznym poprzez przekładnię zębatą.

Jako dźwigniki stosowane są też często przejezdne dźwigniki podnośnikowe nazywane

wózkami widłowymi. Występują one w dwóch wersjach: z napędem akumulatorowym lub
z napędem spalinowym – przykład dźwignika elektrycznego zamieszczony jest na rys. 75.

Rys. 75. Przejezdny dźwignik

podnośnikowy (wózek
akumulatorowy) [16, s.
397]

Rys. 76. Suwnica warsztatowa z jednym wózkiem: 1 – most kratownicowy,

2 – szyny jazdy suwnicy, 3 – kabina operatora, 4 – silnik jazdy
suwnicy, 5 – wózek wciągarki, 6 – silnik jazdy wózka, 7 – silnik
wciągarki, 8 – zblocze z hakiem, 9 – ściany budynku [16, s. 411]

W warsztatach, zakładach produkcyjnych, składnicach przeładunkowych potrzebne są do

przenoszenia  ciężkich  materiałów  i  produktów  suwnice.  Jest  to  dźwignica  wyposażona
w most,  w  mechanizm  podnoszenia  i opuszczania,  czyli  wciągarkę  lub  wciągnik,
przeznaczona  do  przemieszczania  materiałów  i ludzi  w  pionie  i  w  poziomie,  w  przestrzeni
ograniczonej długością toru jazdy, wysokością podnoszenia oraz szerokością  mostu. Rys. 76
przedstawia przykład suwnicy. Suwnica  jest urządzeniem o złożonej budowie  mechanicznej,
a  jednocześnie  musi  być  niezawodna  i  bezpieczna  (uwzględniając  masy  transportowanych
materiałów). Udźwig suwnic jest najczęściej dość znaczny. Może on wynosić od 250 kg (dla
najmniejszych) do 50 t, a nawet w specjalnych  zastosowaniach 400–500 t. Rozpiętość mostu
suwnicy  w typowych  warunkach  może  wynosić  od  kilku  do  kilkunastu  metrów
(w specjalnych  wykonaniach  może  być  to  nawet  30 m  a  nawet  więcej).  Elementy  suwnicy
wykonują  trzy  ruchy:  pierwszy  to  podnoszenie  i opuszczanie  nosiwa,  drugi  to  poziome
przesuwanie  się  wózka  suwnicy  po  jej  moście,  a trzeci,  to  poziome  przesuwanie  się  całego
mostu po szynach wzdłuż hali produkcyjnej.

Rys. 77. Bramowa suwnica kratownicowa jeżdżącą torowiskiem: 1 – most, 2 – koła jezdne suwnicy,

3 – tor jazdy suwnicy, 4 – wózek z wciągarką, 5 – koła jezdne wózka [16, s. 413]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Suwnice mogą być wykonywane również jako maszyny poruszające się po szynach

ułożonych na powierzchni ziemi. Wtedy suwnica taka może być suwnicą bramową pokazaną
na  rys.  77.  Za  wykonywanie  każdego  z  trzech  ruchów  suwnicy  odpowiada  inny  układ
napędowy.  Istnieją  suwnice  samojezdne,  które  poruszają  się  podobnie  jak  pojazdy
samochodowe  na  ogumionych  kołach  i  zmieniające  kierunek  podczas  jazdy.  Konstrukcja
takich maszyn jest jeszcze bardziej skomplikowana.

Żuraw (najczęściej nazywany dźwigiem) jest dźwignicą, działającą obrotowo (dookoła

pionowej osi) w przestrzeni walca ograniczonego maksymalną wysokością podnoszenia oraz
promieniem podstawy, którym jest wysięg. Żurawie mają napęd ręczny, elektryczny,
spalinowy. Jest ich wiele rodzajów żurawi przystosowanych do warunków, w jakich muszą
pracować. Są żurawie stacjonarne, przenośne, przewoźne, pokładowe i samojezdne.

Rys. 78.

Żurawie:  a)  przyścienny  o  ręcznym  napędzie  (jest  w  innej skali niż    dwa
pozostałe): 1 – słup, 2 – łożysko dolne, 3 – łożysko górne, 4 – wysięgnica,
5 – zastrzał, 6 – wózek, 7 – zblocze, 8 – wciągarka, 9 – korba, 10 – łańcuch
przesuwu  wózka,  11  –  mechanizm  jazdy  wózka,  b)  wieżowy  stacjonarny
(wys.  wieży 37m),  c)  samochodowy  teleskopowy  w  stanie  do  transportu
i do  pracy  (max. wys.  udźwigu  60m)  [opracowanie  własne  na  podstawie
www.groveworldwide.com]

Każdy żuraw składa się z kolumny i wysięgnika. Obecnie stosowane są głównie żurawie

wieżowe  stacjonarne  (lub  poruszające  się  na  niewielkie  odległości  po  torowisku),  żurawie
samochodowe  (teleskopowe  i  kratownicowe)  oraz  inne  mniejsze.  Jednym  z prostszych  jest
żuraw  przyścienny  o  ręcznym  napędzie  (rys.  78a).  Jest  on  mocowany  do  ściany  lub  sufitu
(belki).  Udźwig  takiego  żurawia  nie  jest  duży  (od  kilkuset  kg  do  ok. 10  t).  Na  budowach
wysokich budynków stosowane są żurawie wieżowe (kratownicowe) – rys. 78b. Kiedyś były
to  żurawie  jeżdżące  po  specjalnych  torowiskach,  ale  dzisiejsze  żurawiach  o  wysokościach
wież  do  ok.  60m  i  długości  wysięgnika  do  70 m  są  raczej  stacjonarnymi.  Podczas  budowy
bardzo  wysokich  budynków  (300÷500 m  i  więcej)  stosowane  są  żurawie  o  wysokości  np.
30 m, które montowane są najpierw na ziemi, później w miarę postępów budowy wieżowca,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

na jego szczycie  budowana  jest specjalna platforma i dźwig przenoszony  jest na nią. Stoi on
wtedy na budynku, a wokół niego budowana jest dalsza część drapacza chmur – później  jest
on  przenoszony  wyżej  itd.  Do  podnoszenia  ciężarów  w terenie  stosowane  są  dźwigi
samochodowe.  Mają  kolumnę  zredukowaną  do  obrotowej  podstawy  żurawia,  a  wysięgnik
najczęściej  jest  teleskopowy,  a  ostatnie  segmenty  wysięgnika  mogą  być  kratownicowe.
Żurawie produkowane są na różnych podwoziach wielokołowych (8, 16 i więcej kół), mają
możliwość  podnoszenia  do  ok.  80  m,  a  z  wykorzystaniem  dodatkowego  przedłużającego
wysięgnika kratownicowego do ponad 110 m (rys. 78c).

Przenośnik cięgnowy to urządzenie do transportowania materiałów na bliskie odległości,

pracujące w sposób ciągły (bez jałowego ruchu powrotnego). Przenośniki przenoszą
w określonym kierunku strumień materiałów. Należą do jednej z czterech grup: cięgnowe,
bezcięgnowe, pneumatyczne i hydrauliczne. Przenośniki cięgnowe dzielą się na bezczłonowe,
członowe i ciśnieniowe. Do bezczłonowych zalicza się: taśmowe, linowe i łańcuchowe.

Rys. 79. Przenośnik cięgnowy a) schemat budowy taśmowego płaskiego: 1 – taśma, 2 – bęben napędowy,

3 – bęben napinający, 4 – bęben kierujący, 5 – mechanizm napinający, 6 – wałki podtrzymujące
taśmę, 7 – kosz zsypowy, 8 – wózek zrzutowy, b) taśmowy korytkowy, c) taśmowy płaski,
d) płytkowy [16, s. 275–282]

Ogólna budowa przenośnika cięgnowego płaskiego przedstawiona jest na rys. 79a. Do

transportu materiałów sypkich (ziemia, ruda, węgiel itp.) stosowane są przenośniki korytkowe
(taśma  na  środku  jest  zagłębiona  tworząc  na  swojej  długości  przesuwające  się  koryto)
(rys. 79b).  Do  tej  samej  grupy  zalicza  się  jeszcze  przenośniki  rurowe.  Dużą  grupę  stanowią
przenośniki  członowe,  do  których  wchodzą:  płytowe  (rys.  79d),  schodkowe,  kubełkowe,
kieszeniowe,  półkowe,  kołyskowe,  wózkowe,  wałkowe  i  zabierakowe  (zaczepowe
i zgarniakowe).  Przenośnikiem  cięgnowym  jest  też  przenośnik  wózkowy  podwieszony
(rys. 80),  w  którym  wózki  jeżdżą  po  szynie  (połączone  ze  sobą  łańcuchem),  która  może
przebiegać  również  pod  kątem  do  podłoża.  Do  wózków  podwieszone  mogą  być  wieszaki
dostosowane do różnych materiałów, które mają być transportowane.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 80. Przenośnik podwieszony: a) zawieszenia wózka na szynie, b) fragment toru

przenośnika, c) osłony wózków toru [16, s. 286]

4.8.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co to są dźwignice i jaka jest ich klasyfikacja?
2.  Jak jest budowa dźwigników?
3.  Jak działają podstawowe rodzaje dźwigników?
4.  Jakie znasz rodzaje ciągników?
5.  Jak działa suwnica?
6.  Jak jest zbudowany żuraw?.
7.  Jak działa przenośnik cięgnowy?
8.  Jakie jest zastosowanie przenośników cięgnowych?

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sprawdź działanie dźwignika śrubowego i zębatkowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wstawić dźwignik śrubowy pod pojazd i podnieść na wysokość 30 cm w górę,
2)  opuścić pojazd do położenia spoczynkowego,
3)  wstawić pod pojazd dźwignik zębaty i podnieść na wysokość 30 cm

4) porównać czas i prostotę użycia obu dźwigników.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

pojazd do podnoszenia (może być np. samochód osobowy),

–

miara do mierzenia wysokości,

–

dźwigniki: śrubowy i zębatkowy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Określ rodzaje i parametry aktualnie dostępnych suwnic lub dźwigów w Polsce.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) uruchomić komputer, zalogować się do systemu i do Internetu,
2) wyszukać w Internecie strony na których przedstawiona jest oferta poszukiwanego

sprzętu.

3) porównać parametry takie jak udźwig, wysokość podnoszenia (dla żurawi), promień

pracy wysięgnika.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

komputer typu IBM–PC z zainstalowanym oprogramowaniem systemowym,
przeglądarkami internetowymi, plików „*.pdf”, graficznych itp.

Ćwiczenie 3

Sprawdź działanie żurawia wieżowego i sposób sterowania nim.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  uruchomić model żurawia wieżowego,
2)  obrócić wysięgnik żurawia nad podnoszony ciężar i opuścić zblocze z hakiem,
3)  zaczepić zawiesia na hak zblocza, podnieść przedmiot do góry,
4)  obrócić  żuraw  o  odpowiedni  kąt,  przesunąć  wózek  na  wysięgniku  i  opuścić  przedmiot

w określone miejsce.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

działający zdalnie sterowany model (symulator) żurawia wieżowego (o budowie zgodnej
z rys. 79b w Poradniku dla ucznia),

–

przedmioty do przenoszenia.

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić urządzenia stosowane do transportu towarów
na bliskie odległości?



scharakteryzować budowę i działanie dźwigników?



przedstawić budowę i działanie dźwigników?



scharakteryzować rodzaje i ogólną budowę wózków
i dźwigników przejezdnych?



scharakteryzować budowę suwnicy i jej działanie?



wymienić rodzaje żurawi stosowanych w różnych
dziedzinach gospodarki?



wymienić rodzaje przenośników stosowanych w różnych
gałęziach przemysłu?



scharakteryzować ogólną budowę i działanie wybranych
przenośników?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Woltomierz służy do pomiaru

a)  natężenia prądu.
b)  napięcia.
c)  mocy.
d)  częstotliwości.

2. Manometr jest przyrządem przeznaczonym do pomiaru

a)  stopnia wydłużenia cięgien.
b)  przesunięcia fazowego.
c)  wysokości słupa tłoczonej wody.
d)  ciśnienia.

3. Rejestrator służy do

a)  zapisu mierzonych wartości.
b)  regulacji ilości pobieranej wody.
c)  rejestrowania sprzedanych towarów.
d)  utrzymywania zarejestrowanej stałej temperatury w centralnym ogrzewaniu.

4. Ploter to urządzenie, które

a)  jest popularnym gadżetem, bez sensownego zastosowania.
b)  utrzymuje stałe ciśnienie w zbiorniku wyrównawczym.
c)  ploteruje utwardzaną powierzchnię metali szlachetnych.
d)  wykreśla rysunki techniczne.

5. Łożysko nożowe

a)  jest nowoczesnym sposobem zawieszenia szybkoobrotowych wałów korbowych.
b)  ma duże znaczenie w zasadzie działania silnika Wankla.
c)  powoduje obniżenie zużycia paliwa w cyklu jazdy miejskiej.
d)  jest sposobem zawieszenia elementów ruchomych wagi laboratoryjnej.

6. Sprężarka w chłodziarce zastosowana jest w celu

a)  chłodzenia parownika strumieniem sprężonego powietrza.
b)  zamiany freonu ze stanu gazowego w stan ciekły.
c)  odsysania powietrza z chłodzonej komory.
d)  naprawdę nie ma jej w żadnej chłodziarce.

7. Przekładnia pasowa

a)  może przyspieszać ruch obrotowy,
b)  w dobie silników krokowych nie znajduje zastosowania.
c)  przy zerwaniu pasa może dalej napędzać wał wyjściowy.
d)  zawsze jest reduktorem.

8. Cewka w mierniku analogowym

a)  umożliwia obracanie stojana.
b)  przewodzi prąd elektryczny i wytwarza moment napędowy w polu magnetycznym.
c)  umożliwia zwarcie zacisków i pominięcie organu ruchomego.
d)  umożliwia pomiar ciśnienia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Rurka Bourdona znalazła zastosowanie

a)  do pomiaru prądu.
b)  do pomiaru napięcia.
c)  do pomiaru masy.
d)  do pomiaru ciśnienia.

10. Rejestrator ciągły

a)  zapisuje pomierzone wartości tylko na taśmie magnetycznej.
b)  nie może zapisywać pomiarów na tarczy.
c)  prowadzi stały zapis mierzonej wartości.
d)  zapisuje binarnie wykonane pomiary.

11. Ploter płaski

a)  ma papier nawinięty na bębnie.
b)  może być ploterem kreślącym lub tnącym.
c)  nie może pisać liter.
d)  drukuje tylko na folii termokurczliwej.

12. Kasa fiskalna

a)  służy do kasowania biletów w środkach masowej komunikacji.
b)  jest urządzeniem w pełni mechanicznym.
c)  służy  do  rejestracji  wszystkich  operacji  finansowych  wykonywanych  podczas

sprzedaży detalicznej.

d) nie może współpracować z drukarką.

13. W przekładni ślimakowej

a)  wał napędowy obraca się zawsze szybciej od napędzanego.
b)  wał napędowy obraca się zawsze z tą samą prędkością co napędzany.
c)  prędkość wału napędowego zależy od ilości zębów koła napędzanego.
d)  wał napędowy obraca się zawsze wolniej od napędzanego.

14. Dźwignik hydrauliczny

a)  ma nieduży udźwig.
b)  ma pompę próżniową.
c)  może podnosić duże masy, przy niedużym wysiłku obsługującego.
d)  ze względu na przestarzała konstrukcję nie znajduje już zastosowania.

15. Przenośnik

a)  wózkowy, to samo co żuraw portowy.
b)  korytkowy służy do transportu wody luzem.
c)  może składać się nawet z kilkunastu korytek.
d)  może mieć przesuwającą się taśmę z zagłębieniem wzdłużnym.

16. Przekładnia falowa tworzy

a)  tzw. „falę” napędzającą wał wyjściowy.
b)  duże prędkości obrotowe na wale wyjściowym.
c)  fale rozchodzące się promieniście w przestrzeni sferycznej.
d)  drgania o dużej częstotliwości.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. Falowód jest elementem

a)  tłumiącym pasożytnicze drgania w pralce automatycznej.
b)  przewodem doprowadzającym wodę do zmywarki.
c)  elementem wytwarzającym falę uderzeniową.
d)  przesyłającym mikrofale z magnetronu do promiennika.

18. W wadze elektronicznej

a) dokonuje się pomiaru prądu elektrycznego poprzez zliczanie elektronów licznikami

rewersyjnymi.

b) do

pomiaru

masy

wykorzystuje

nieznaczne

odkształcenia

czujników

tensometrycznych.

c) zbudowana jest z elementów ceramicznych odpornych na wysoką temperaturę.
d) podczas pomiaru masy generuje mikrofale wysokiej częstotliwości zwane

promieniowaniem przenikliwym.

19. Jako plotery obecnie wykorzystuje się najczęściej

a)  obrabiarki sterowane numerycznie (tzw. CNC).
b)  atramentowe drukarki wielkoformatowe.
c)  urządzenia z mikrofrezarkami szybkoobrotowymi.
d)  przyrządy do fotolitografii.

20. Manometr podłączony do instalacji przez bezpiecznik:

a)  zapewnia oddzielenie manometru od żrących oparów.
b)  zabezpiecza przed nadmiernym ciśnieniem.
c)  pozwala na mierzenie ciśnienia w metalach szlachetnych bez ich zanieczyszczania.
d)  pozawala na dopasowanie przewodów o różnych średnicach wewnętrznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko: ...................................................................................................................

Określanie konstrukcji wybranych urządzeń precyzyjnych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1.  Dąbrowski A.: Konstrukcja przyrządów precyzyjnych. WSiP, Warszawa 2000
2.  Fabiański P., Wójciak A.: Praktyczna elektrotechnika ogólna. REA, Warszawa 2003
3.  Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa 1999
4.  Koludo  A.,  Skotnicki  S.,  Wróbel  J.:  Komputerowe  wspomaganie  projektowania.  WSiP,

Warszawa 1996

5.  Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1998
6.  Kostro J.: Podstawy automatyki. WSiP, Warszawa 1990
7.  Lebson  S.,  Kaniewski  J.:  Miernictwo  elektroniczne  dla  technikum.  PWSzZ,

Warszawa 1971

8. Leszczyński H.: Aparatura i urządzenia chłodnicze. WSiP, Warszawa 1980
9. Marusak A. J.: Urządzenia elektroniczne. Cz. III. Budowa i działanie urządzeń.

Podręcznik dla szkoły zasadniczej. WSiP S.A.,Warszawa 2000

10.  Mała encyklopedia metrologii. WNT, Warszawa 1989
11.  Mały poradnik mechanika. Tom II. WNT, Warszawa 1994
12.  Ochęduszko K., Koła zębate. Tom 1. Konstrukcja. WNT, Warszawa 1985
13.  Olszewski M (red.).: Mechatronika podręcznik dla uczniów szkół średnich i zawodowych

szkół technicznych. REA, Warszawa 2002

14. Rutkowski A., Orlik Zb.: Części maszyn. Cz. 2. Wydanie drugie. Podręcznik dla

technikum. WSiP, Warszawa 1985

15. Surowiak W., Dobrzański T.: Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich – Maszyny.

WNT, Warszawa 1973

16. Załuska W.: Badanie charakterystyki cechowania manometrów i czujników ciśnień –

Ćwiczenie do zajęć laboratoryjnych. Politechnika Białostocka, Suwałki 2005